اصل کار لیزر DPSS

1. پمپ دیود:

این فرآیند با یک دیود لیزری شروع می شود که نور مادون قرمز ساطع می کند. از این نور برای پمپاژ کریستال Nd:YAG استفاده می شود، به این معنی که یون های نئودیمیم موجود در شبکه کریستالی گارنت آلومینیوم ایتریوم را تحریک می کند. دیود لیزر با طول موجی تنظیم شده است که با طیف جذب یون‌های Nd مطابقت دارد و از انتقال انرژی کارآمد اطمینان حاصل می‌کند.

2. کریستال Nd:YAG:

کریستال Nd:YAG محیط افزایش فعال است. هنگامی که یون‌های نئودیمیم توسط نور پمپاژ برانگیخته می‌شوند، انرژی را جذب کرده و به حالت انرژی بالاتر می‌روند. پس از مدت کوتاهی، این یون‌ها به حالت انرژی پایین‌تر بازگشته و انرژی ذخیره شده خود را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. این فرآیند را انتشار خود به خودی می نامند.

[بیشتر بخوانید:چرا از کریستال Nd YAG به عنوان محیط افزایش در لیزر DPSS استفاده می کنیم? ]

3. وارونگی جمعیت و انتشار تحریک شده:

برای انجام عمل لیزر، وارونگی جمعیت باید حاصل شود، که در آن یون‌های بیشتری در حالت برانگیخته نسبت به حالت انرژی پایین‌تر هستند. همانطور که فوتون‌ها بین آینه‌های حفره لیزر به جلو و عقب جهش می‌کنند، یون‌های Nd برانگیخته را تحریک می‌کنند تا فوتون‌های بیشتری با همان فاز، جهت و طول موج آزاد کنند. این فرآیند به عنوان انتشار تحریک شده شناخته می شود و شدت نور را در کریستال تقویت می کند.

4. حفره لیزر:

حفره لیزر معمولاً از دو آینه در دو طرف کریستال Nd:YAG تشکیل شده است. یکی از آینه ها به شدت بازتابنده است و دیگری تا حدی بازتابنده است و اجازه می دهد مقداری نور به عنوان خروجی لیزر از آن خارج شود. حفره با نور طنین انداز می شود و آن را از طریق دورهای مکرر انتشار تحریک شده تقویت می کند.

5. دو برابر شدن فرکانس (نسل هارمونیک دوم):

برای تبدیل نور فرکانس اصلی (معمولاً 1064 نانومتر ساطع شده توسط Nd:YAG) به نور سبز (532 نانومتر)، یک کریستال دو برابر کننده فرکانس (مانند KTP - پتاسیم تیتانیل فسفات) در مسیر لیزر قرار می گیرد. این کریستال دارای خاصیت نوری غیر خطی است که به آن اجازه می دهد دو فوتون از نور مادون قرمز اصلی را بگیرد و آنها را به یک فوتون با دو برابر انرژی و در نتیجه نصف طول موج نور اولیه ترکیب کند. این فرآیند به عنوان نسل دوم هارمونیک (SHG) شناخته می شود.

6. خروجی چراغ سبز:

نتیجه این دو برابر شدن فرکانس، تابش نور سبز روشن در 532 نانومتر است. از این نور سبز می توان برای کاربردهای مختلفی از جمله نشانگرهای لیزری، نمایش لیزری، تحریک فلورسانس در میکروسکوپ و روش های پزشکی استفاده کرد.

کل این فرآیند بسیار کارآمد است و امکان تولید نور سبز با قدرت بالا و منسجم را در قالبی فشرده و قابل اعتماد فراهم می کند. کلید موفقیت لیزر DPSS ترکیبی از رسانه های افزایش حالت جامد (کریستال Nd:YAG)، پمپاژ دیود کارآمد و دو برابر کردن فرکانس موثر برای رسیدن به طول موج مورد نظر نور است.