ลักษณะสำคัญของตัวกลางเกนเลเซอร์

ลักษณะสำคัญของสื่อที่ได้รับเลเซอร์คืออะไร?

ตัวกลางรับเลเซอร์หรือที่เรียกว่าสารทำงานด้วยเลเซอร์ หมายถึงระบบวัสดุที่ใช้เพื่อให้เกิดการผกผันของจำนวนอนุภาค และสร้างรังสีกระตุ้นเพื่อให้เกิดการขยายแสง มันเป็นองค์ประกอบหลักของเลเซอร์ซึ่งมีอะตอมหรือโมเลกุลจำนวนมาก อะตอมหรือโมเลกุลเหล่านี้ภายใต้การกระตุ้นของพลังงานภายนอก สามารถเปลี่ยนไปสู่สถานะที่ตื่นเต้น และผ่านการแผ่รังสีที่ตื่นเต้นที่ปล่อยโฟตอนที่ออกมา จึงก่อตัวเป็นแสงเลเซอร์- ตัวกลางที่ได้รับเลเซอร์อาจเป็นวัสดุที่เป็นของแข็ง ของเหลว ก๊าซ หรือเซมิคอนดักเตอร์
ในเลเซอร์โซลิดสเตต ตัวกลางเกนที่ใช้กันทั่วไปคือผลึกที่เจือด้วยไอออนของธาตุหายากหรือไอออนของโลหะทรานซิชัน เช่น ผลึก Nd:YAG, ผลึก Nd:YVO4 เป็นต้น ในเลเซอร์เหลว สีย้อมอินทรีย์มักจะถูกใช้เป็นตัวกลางเกน เลเซอร์แก๊สใช้แก๊สเป็นตัวกลางในการเพิ่ม เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซฮีเลียมและนีออนในเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เป็นตัวกลางเกน เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs)
ลักษณะสำคัญของตัวกลางเกนเลเซอร์ ได้แก่ :
โครงสร้างระดับพลังงาน: อะตอมหรือโมเลกุลในตัวกลางที่ได้รับจำเป็นต้องมีโครงสร้างระดับพลังงานที่เหมาะสมเพื่อให้บรรลุการกลับตัวของประชากรภายใต้การกระตุ้นของพลังงานภายนอก ซึ่งมักจะหมายความว่าความแตกต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานที่สูงขึ้นและต่ำลงจะต้องตรงกับพลังงานโฟตอนของความยาวคลื่นหนึ่งๆ

คุณสมบัติการเปลี่ยนผ่าน: อะตอมหรือโมเลกุลในสภาวะตื่นเต้นจำเป็นต้องมีคุณสมบัติการเปลี่ยนผ่านที่เสถียรเพื่อที่จะปล่อยโฟตอนที่สอดคล้องกันระหว่างการแผ่รังสีที่ตื่นเต้น สิ่งนี้ต้องการตัวกลางเกนเพื่อให้มีประสิทธิภาพควอนตัมสูงและการสูญเสียต่ำ
ความเสถียรทางความร้อนและความแข็งแรงเชิงกล: ในการใช้งานจริง ตัวกลางเกนจำเป็นต้องทนต่อแสงของปั๊มกำลังสูงและเอาต์พุตเลเซอร์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลที่ดี
คุณภาพแสง: คุณภาพแสงของตัวกลางเกนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์ จำเป็นต้องมีการส่งผ่านแสงสูงและการสูญเสียการกระเจิงต่ำเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและความเสถียรของลำแสงเลเซอร์ การเลือกตัวกลางเกนเลเซอร์ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานของเลเซอร์ความยาวคลื่นในการทำงาน กำลังไฟฟ้าเอาท์พุต และปัจจัยอื่นๆ ด้วยการปรับวัสดุและโครงสร้างของตัวกลางเกนให้เหมาะสม ทำให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของเลเซอร์ต่อไปได้