ลักษณะสำคัญของตัวกลางการรับแสงเลเซอร์

ลักษณะสำคัญของสื่อรับแสงเลเซอร์คืออะไร?

ตัวกลางเพิ่มกำลังของเลเซอร์ หรือที่รู้จักกันในชื่อสารทำงานของเลเซอร์ หมายถึงระบบวัสดุที่ใช้ในการทำให้อนุภาคเกิดการกลับทิศและสร้างรังสีกระตุ้นเพื่อขยายแสง ตัวกลางนี้เป็นส่วนประกอบหลักของเลเซอร์ ซึ่งประกอบด้วยอะตอมหรือโมเลกุลจำนวนมาก ซึ่งอะตอมหรือโมเลกุลเหล่านี้สามารถเปลี่ยนสถานะไปสู่สถานะกระตุ้นได้ภายใต้การกระตุ้นของพลังงานภายนอก และผ่านรังสีกระตุ้นจะปล่อยโฟตอนออกมา ทำให้เกิดเป็นแสงเลเซอร์ตัวกลางที่ให้ค่าเกนเลเซอร์อาจเป็นวัสดุที่เป็นของแข็ง ของเหลว ก๊าซ หรือสารกึ่งตัวนำ
ในเลเซอร์โซลิดสเตต สื่อกลางที่ใช้กันทั่วไปคือผลึกที่เจือด้วยไอออนของธาตุหายากหรือไอออนของโลหะทรานซิชัน เช่น ผลึก Nd:YAG, ผลึก Nd:YVO4 เป็นต้น ในเลเซอร์ของเหลว มักใช้สีย้อมอินทรีย์เป็นตัวกลางในการเพิ่มค่า เลเซอร์แก๊สใช้แก๊สเป็นตัวกลางในการเพิ่มค่า เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซฮีเลียมและนีออนในเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ใช้สารกึ่งตัวนำเป็นตัวกลางในการขยายสัญญาณ เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs)
คุณลักษณะสำคัญของตัวกลางการรับแสงเลเซอร์ ได้แก่:
โครงสร้างระดับพลังงาน: อะตอมหรือโมเลกุลในตัวกลางที่รับค่าเกนต้องมีโครงสร้างระดับพลังงานที่เหมาะสมเพื่อให้เกิดการกลับทิศของประชากรภายใต้การกระตุ้นของพลังงานภายนอก โดยทั่วไปแล้ว ความแตกต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานที่สูงกว่าและต่ำกว่าจะต้องตรงกับพลังงานโฟตอนของความยาวคลื่นหนึ่งๆ

คุณสมบัติการเปลี่ยนสถานะ: อะตอมหรือโมเลกุลในสถานะกระตุ้นจำเป็นต้องมีคุณสมบัติการเปลี่ยนสถานะที่เสถียร เพื่อที่จะปลดปล่อยโฟตอนที่สอดคล้องกันในระหว่างการแผ่รังสีกระตุ้น ซึ่งจำเป็นต้องมีตัวกลางเกนที่มีประสิทธิภาพควอนตัมสูงและการสูญเสียต่ำ
เสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแรงเชิงกล: ในการใช้งานจริง ตัวกลางที่ได้รับจะต้องทนต่อแสงปั๊มกำลังสูงและเอาต์พุตเลเซอร์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลที่ดี
คุณภาพแสง: คุณภาพแสงของตัวกลางรับแสงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์ จำเป็นต้องมีการส่งผ่านแสงสูงและการสูญเสียการกระเจิงต่ำเพื่อให้มั่นใจถึงคุณภาพและความเสถียรของลำแสงเลเซอร์ การเลือกตัวกลางรับแสงเลเซอร์ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานของเลเซอร์ความยาวคลื่นในการทำงาน กำลังขับ และปัจจัยอื่นๆ การปรับปรุงวัสดุและโครงสร้างของตัวกลางรับแสงให้เหมาะสม จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลของเลเซอร์ให้ดียิ่งขึ้น