ลักษณะสำคัญของตัวกลางเพิ่มค่าเลเซอร์

ลักษณะสำคัญของสื่อการขยายด้วยเลเซอร์คืออะไร

ตัวกลางเพิ่มค่าเลเซอร์ หรือเรียกอีกอย่างว่าสารทำงานของเลเซอร์ หมายถึงระบบวัสดุที่ใช้เพื่อให้เกิดการกลับด้านของจำนวนอนุภาคและสร้างรังสีกระตุ้นเพื่อให้เกิดการขยายแสง ตัวกลางนี้เป็นส่วนประกอบหลักของเลเซอร์ซึ่งบรรจุอะตอมหรือโมเลกุลจำนวนมาก อะตอมหรือโมเลกุลเหล่านี้สามารถเปลี่ยนไปสู่สถานะกระตุ้นได้ภายใต้การกระตุ้นของพลังงานภายนอก และผ่านรังสีกระตุ้นจะปล่อยโฟตอนออกมา จึงเกิดเป็นแสงเลเซอร์ตัวกลางที่ให้ค่าการขยายด้วยเลเซอร์อาจเป็นวัสดุที่เป็นของแข็ง ของเหลว ก๊าซ หรือสารกึ่งตัวนำก็ได้
ในเลเซอร์โซลิดสเตต สื่อรับที่ใช้กันทั่วไปคือคริสตัลที่เจือด้วยไอออนของธาตุหายากหรือไอออนของโลหะทรานซิชัน เช่น ผลึก Nd:YAG ผลึก Nd:YVO4 เป็นต้น ในเลเซอร์ของเหลว มักใช้สีย้อมอินทรีย์เป็นสื่อรับ เลเซอร์แก๊สใช้แก๊สเป็นตัวรับ เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซฮีเลียมและนีออนในเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ใช้สารเซมิคอนดักเตอร์เป็นตัวกลางในการรับส่งสัญญาณ เช่น แกเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs)
คุณสมบัติหลักของตัวกลางการขยายด้วยเลเซอร์ ได้แก่:
โครงสร้างระดับพลังงาน: อะตอมหรือโมเลกุลในตัวกลางเกนต้องมีโครงสร้างระดับพลังงานที่เหมาะสมเพื่อให้เกิดการกลับทิศของประชากรภายใต้การกระตุ้นของพลังงานภายนอก โดยปกติแล้ว หมายความว่าความแตกต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานที่สูงกว่าและต่ำกว่าต้องตรงกับพลังงานโฟตอนของความยาวคลื่นเฉพาะ

คุณสมบัติการเปลี่ยนผ่าน: อะตอมหรือโมเลกุลในสถานะที่ถูกกระตุ้นต้องมีคุณสมบัติการเปลี่ยนผ่านที่เสถียรเพื่อปลดปล่อยโฟตอนที่สอดคล้องกันระหว่างการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้น ซึ่งจำเป็นต้องมีตัวกลางเกนที่มีประสิทธิภาพควอนตัมสูงและการสูญเสียต่ำ
เสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแรงทางกล: ในการใช้งานจริง ตัวกลางเกนจะต้องทนต่อแสงปั๊มกำลังสูงและเอาต์พุตของเลเซอร์ ดังนั้นจึงต้องมีเสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแรงทางกลที่ดี
คุณภาพออปติก: คุณภาพออปติกของตัวกลางอัตราขยายมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์ จำเป็นต้องมีการส่งผ่านแสงสูงและการสูญเสียการกระเจิงต่ำเพื่อให้แน่ใจถึงคุณภาพและความเสถียรของลำแสงเลเซอร์ การเลือกตัวกลางอัตราขยายของเลเซอร์ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานของเลเซอร์ความยาวคลื่นในการทำงาน กำลังส่งออก และปัจจัยอื่นๆ โดยการปรับปรุงวัสดุและโครงสร้างของตัวกลางเกน จะสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิผลของเลเซอร์ให้ดียิ่งขึ้น