ประเภทของเลเซอร์แบบปรับได้

ประเภทของเลเซอร์แบบปรับได้

โดยทั่วไปแล้ว การประยุกต์ใช้เลเซอร์แบบปรับได้สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลัก ประเภทแรกคือเมื่อเลเซอร์ความยาวคลื่นคงที่แบบเส้นเดียวหรือหลายเส้นไม่สามารถให้ความยาวคลื่นแยกกันหนึ่งความยาวคลื่นหรือมากกว่าตามที่ต้องการได้ อีกประเภทหนึ่งเกี่ยวข้องกับสถานการณ์ที่เลเซอร์ความยาวคลื่นจะต้องได้รับการปรับอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทดลองหรือการทดสอบ เช่น การทดลองสเปกโตรสโคปีและการตรวจจับปั๊ม

เลเซอร์แบบปรับได้หลายประเภทสามารถสร้างเอาต์พุตพัลส์แบบปรับได้ (CW), นาโนวินาที, พิโควินาที หรือเฟมโตวินาทีได้ คุณลักษณะเอาต์พุตของเลเซอร์ถูกกำหนดโดยตัวกลางของค่าเกนเลเซอร์ที่ใช้ ข้อกำหนดพื้นฐานของเลเซอร์แบบปรับได้คือเลเซอร์สามารถปล่อยแสงเลเซอร์ได้ในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง ส่วนประกอบออปติคัลพิเศษสามารถนำมาใช้เพื่อเลือกความยาวคลื่นหรือแถบความยาวคลื่นเฉพาะจากแถบการปล่อยแสงของเลเซอร์แบบปรับได้. ที่นี่เราจะแนะนำเลเซอร์แบบปรับได้ทั่วไปหลายชนิดให้คุณทราบ

เลเซอร์คลื่นนิ่ง CW ที่ปรับได้

ในเชิงแนวคิดแล้วเลเซอร์ CW ​​แบบปรับได้เป็นสถาปัตยกรรมเลเซอร์ที่เรียบง่ายที่สุด เลเซอร์นี้ประกอบด้วยกระจกสะท้อนแสงสูง ตัวกลางค่าเกน และกระจกคัปปลิ้งเอาต์พุต (ดูรูปที่ 1) และสามารถให้เอาต์พุต CW โดยใช้ตัวกลางค่าเกนเลเซอร์ที่หลากหลาย เพื่อให้สามารถปรับค่าได้ จำเป็นต้องเลือกตัวกลางค่าเกนที่ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นเป้าหมาย

2. เลเซอร์วงแหวน CW ที่ปรับได้

เลเซอร์วงแหวนถูกนำมาใช้มานานแล้วเพื่อให้ได้เอาต์พุต CW ที่ปรับได้ผ่านโหมดลองจิจูดัลเดี่ยว โดยมีแบนด์วิดท์สเปกตรัมในช่วงกิโลเฮิรตซ์ เช่นเดียวกับเลเซอร์คลื่นนิ่ง เลเซอร์วงแหวนที่ปรับได้ยังสามารถใช้สีย้อมและไทเทเนียมแซฟไฟร์เป็นสื่อกลางในการขยายสัญญาณได้ สีย้อมสามารถให้ความกว้างของเส้นที่แคบมากน้อยกว่า 100 kHz ในขณะที่ไทเทเนียมแซฟไฟร์ให้ความกว้างของเส้นน้อยกว่า 30 kHz ช่วงการปรับของเลเซอร์สีย้อมอยู่ที่ 550 ถึง 760 นาโนเมตร และเลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์อยู่ที่ 680 ถึง 1,035 นาโนเมตร เอาต์พุตของเลเซอร์ทั้งสองประเภทสามารถเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าของย่านความถี่ UV ได้

3. เลเซอร์แบบกึ่งต่อเนื่องที่ล็อคโหมด

สำหรับการใช้งานหลายประเภท การกำหนดลักษณะเวลาของเอาต์พุตเลเซอร์อย่างแม่นยำนั้นสำคัญกว่าการกำหนดพลังงานอย่างแม่นยำ อันที่จริง การสร้างพัลส์ออปติคัลระยะสั้นจำเป็นต้องมีการกำหนดค่าโพรงที่มีโหมดตามยาวหลายโหมดสั่นพร้อมกัน เมื่อโหมดตามยาวแบบวัฏจักรเหล่านี้มีความสัมพันธ์เฟสคงที่ภายในโพรงเลเซอร์ เลเซอร์จะถูกล็อกโหมด ซึ่งจะทำให้พัลส์หนึ่งพัลส์สั่นภายในโพรง โดยคาบของพัลส์จะถูกกำหนดตามความยาวของโพรงเลเซอร์ การล็อกโหมดแบบแอคทีฟสามารถทำได้โดยใช้ตัวปรับคลื่นเสียงอะคูสติกออปติก(AOM) หรือการล็อคโหมดพาสซีฟสามารถทำได้ผ่านเลนส์ Kerr

4. เลเซอร์อิตเทอร์เบียมความเร็วสูง

แม้ว่าเลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์จะมีประโยชน์ใช้งานอย่างกว้างขวาง แต่การทดลองถ่ายภาพทางชีวภาพบางกรณีจำเป็นต้องใช้ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า กระบวนการดูดกลืนสองโฟตอนโดยทั่วไปจะถูกกระตุ้นโดยโฟตอนที่มีความยาวคลื่น 900 นาโนเมตร เนื่องจากความยาวคลื่นที่ยาวกว่าหมายถึงการกระเจิงที่น้อยลง ความยาวคลื่นกระตุ้นที่ยาวกว่าจึงสามารถขับเคลื่อนการทดลองทางชีวภาพที่ต้องการความลึกในการถ่ายภาพที่มากขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ปัจจุบัน เลเซอร์แบบปรับได้ถูกนำไปใช้ในหลายสาขาสำคัญ ตั้งแต่การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน ไปจนถึงการผลิตเลเซอร์ และวิทยาศาสตร์ชีวภาพและสุขภาพ เทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบันมีขอบเขตกว้างมาก เริ่มจากระบบ CW tunable ที่เรียบง่าย ซึ่งมีเส้นความกว้างแคบที่สามารถใช้สำหรับการสเปกโทรสโกปีความละเอียดสูง การจับสัญญาณโมเลกุลและอะตอม และการทดลองออปติกควอนตัม ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับนักวิจัยสมัยใหม่ ผู้ผลิตเลเซอร์ในปัจจุบันนำเสนอโซลูชันแบบครบวงจร ให้กำลังส่งเลเซอร์ที่ครอบคลุมมากกว่า 300 นาโนเมตร ภายในช่วงพลังงานนาโนจูล ระบบที่ซับซ้อนกว่านั้นมีช่วงสเปกตรัมที่กว้างที่น่าประทับใจตั้งแต่ 200 ถึง 20,000 นาโนเมตร ในช่วงพลังงานไมโครจูลและมิลลิจูล