اصول کار لیزر DPSS

۱. پمپاژ دیودی:

این فرآیند با یک دیود لیزر آغاز می‌شود که نور مادون قرمز ساطع می‌کند. این نور برای "پمپ کردن" کریستال Nd:YAG استفاده می‌شود، به این معنی که یون‌های نئودیمیوم تعبیه شده در شبکه کریستالی گارنت آلومینیوم ایتریم را تحریک می‌کند. دیود لیزر روی طول موجی تنظیم شده است که با طیف جذبی یون‌های Nd مطابقت دارد و انتقال انرژی کارآمد را تضمین می‌کند.

۲. کریستال Nd:YAG:

کریستال Nd:YAG محیط فعال برای افزایش بهره است. هنگامی که یون‌های نئودیمیوم توسط نور پمپاژ شده برانگیخته می‌شوند، انرژی را جذب کرده و به حالت انرژی بالاتر می‌روند. پس از مدت کوتاهی، این یون‌ها به حالت انرژی پایین‌تر برمی‌گردند و انرژی ذخیره شده خود را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. این فرآیند گسیل خود به خودی نامیده می‌شود.

[ادامه مطلب:چرا از کریستال Nd YAG به عنوان محیط تقویت در لیزر DPSS استفاده می‌کنیم؟؟ ]

۳. وارونگی جمعیت و انتشار القایی:

برای اینکه عمل لیزر رخ دهد، باید یک وارونگی جمعیت حاصل شود، که در آن یون‌های بیشتری در حالت برانگیخته نسبت به حالت انرژی پایین‌تر باشند. 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 القایی شناخته می‌شود و شدت نور را در داخل کریستال تقویت می‌کند.

۴. حفره لیزری:

حفره لیزر معمولاً از دو آینه در دو انتهای کریستال Nd:YAG تشکیل شده است. یکی از آینه‌ها بسیار بازتابنده و دیگری تا حدی بازتابنده است و به مقداری از نور اجازه می‌دهد تا به عنوان خروجی لیزر فرار کند. حفره با نور تشدید می‌شود و آن را از طریق دورهای مکرر انتشار القایی تقویت می‌کند.

۵. دو برابر کردن فرکانس (تولید هارمونیک دوم):

برای تبدیل نور با فرکانس پایه (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 می‌گیرد. این کریستال دارای خاصیت نوری غیرخطی است که به آن اجازه می‌دهد دو فوتون از نور مادون قرمز اصلی را گرفته و آنها را در یک فوتون واحد با دو برابر انرژی و بنابراین، نصف طول موج نور اولیه ترکیب کند. این فرآیند به عنوان تولید هارمونیک دوم (SHG) شناخته می‌شود.

۶. خروجی نور سبز:

نتیجه این دو برابر شدن فرکانس، انتشار نور سبز روشن در طول موج ۵۳۲ نانومتر است. این نور سبز می‌تواند برای کاربردهای متنوعی از جمله اشاره‌گرهای لیزری، نمایش‌های لیزری، تحریک فلورسانس در میکروسکوپی و روش‌های پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.

کل این فرآیند بسیار کارآمد است و امکان تولید نور سبز همدوس و پرقدرت را در قالبی فشرده و قابل اعتماد فراهم می‌کند. کلید موفقیت لیزر DPSS، ترکیب محیط بهره حالت جامد (کریستال Nd:YAG)، پمپاژ دیودی کارآمد و دو برابر کردن مؤثر فرکانس برای دستیابی به طول موج نور مورد نظر است.