Cos'è un Laser a stato solido?

Un laser A stato solido isUn laserChe utilizzaUn laser a stato solidoMateriale come sostanza funzionante. Il terreno di lavoro è doppato in modo uniforme con una piccola quantità di ioni attivati nel cristallo o nel vetro come materiale a matrice. I laser a stato solido hanno le caratteristiche di piccole dimensioni, un uso conveniente e una potenza ad alto rendimento. Il laser a stato solido ha in genere una potenza continua di oltre 100 watt e la potenza di picco a impulsi può essere fino a 10W. In ogni caso, a causa della complessa preparazione del mezzo di lavoro, il prezzo è abbastanza alto.

Sostanza di lavoro del laser a stato solido

La sostanza di lavoro del laser a stato solido è composta da cristallo o vetro otticamente trasparente come materiale host, doped con ioni attivati o altre sostanze attivate. Questa sostanza di lavoro dovrebbe avere in generale buone proprietà fisico-chimiche, linee spettrali a fluorescenza stretta, bande di assorbimento forti e larghe e alta efficienza quantistica a fluorescenza. Le sostanze di lavoro laser in vetro sono facilmente trasformabili in materiali uniformi di grandi dimensioni, che possono essere utilizzati in laser ad alta energia o ad alta potenza di picco. Il suo spettro di fluorescenza è ampio e le sue prestazioni termiche sono poche, quindi non è adatto per lavorare sotto un'elevata potenza media. I comuni occhiali al neodimio sono occhiali in silicato, fosfato e fluorofosfato. I materiali di lavoro laser a cristallo hanno in genere buone proprietà termiche e meccaniche e linee spettrali a fluorescenza strette, ma la tecnologia di crescita dei cristalli per ottenere materiali su larga scala di alta qualità è complessa. Dal 1960s, più di 300 cristalli di ossido e fluoruri drogati con vari metalli di terre rare o ioni metallici di transizione hanno ottenuto un'oscillazione laser.

Fonte di incoraggiamento del laser a stato solido

I laser a stato solido usano la luce come fonte di eccitazione. Le fonti di eccitazione a impulsi comunemente utilizzate sono lampade flash caricate allo xeno; in piccoli laser a lunga durata, i diodi emettitori di luce a semiconduttore o la luce solare possono essere utilizzati come fonti di eccitazione. Alcuni nuovi laser a stato solido utilizzano anche un'eccitazione laser. Perché solo una parte dello spettro di emissione della sorgente luminosa viene assorbito dalla sostanza di lavoro e vengono aggiunti altre perdite, l'efficienza di conversione dell'energia dei laser a stato solido non è alta, in genere tra pochi millesimi e pochi percento.

Caratteristiche del laser a stato solido

I laser a stato solido possono essere utilizzati come sorgenti luminose coerenti ad alta energia e alta potenza. L'energia di uscita del laser a impulsi rubino può raggiungere il livello kilojoule. Il sistema laser in vetro al neodimio amplificato Q-switched e multistadio ha una potenza massima di impulsi di 10 watt. La potenza di uscita del laser CW con granato in alluminio ittrio può raggiungere centinaia di watt e la connessione della serie multilivello può raggiungere i kilowatt. Allo stesso tempo, i laser a stato solido utilizzano la tecnologia Q-switching (modulazione elettro-ottica) per ottenere impulsi corti nel nanosecondo a centinaia di nanosecondi, E la tecnologia di bloccaggio della modalità può ottenere impulsi ultrashort nel picosecondo a centinaia di picosecondi. In aggiunta, a causa della disuniformità ottica del materiale di lavoro e di altri motivi, l'uscita del laser a stato solido generale è multimodale. Se il materiale di lavoro con una buona uniformità ottica viene selezionato e vengono approvate misure tecniche come il risonatore accuratamente progettato, è possibile ottenere il laser in modalità trasversale essenziale con l'angolo di deviazione del raggio vicino al limite di diffrazione, E è anche possibile ottenere il laser a modalità longitudinale singola.

Applicazioni del laser a stato solido

I laser a stato solido hanno un'ampia gamma di usi nella ricerca militare, di elaborazione, medica e scientifica. È comunemente utilizzato nella gamma, monitoraggio, guida, foratura, taglio e saldatura, ricottura di materiali semiconduttori, microlavorazione di dispositivi elettronici, rilevamento atmosferico, ricerca di spettroscopia, chirurgia e chirurgia oftalmica, diagnostica al plasma, olografia pulsata e fusione laser. I laser a stato solido vengono utilizzati anche come fonti di eccitazione per laser a colorante sintonizzabili. La tendenza di sviluppo dei laser a stato solido è la diversificazione di materiali e dispositivi, inclusa la ricerca di nuove lunghezze d'onda e nuovi materiali di lavoro con lunghezze d'onda di lavoro sintonizzabili, migliorare l'efficienza della conversione laser, aumentare la potenza di uscita, miglioramento della qualità del fascio, compressione della larghezza del polso e miglioramento reliaAffidabilità e affidabilità. Prolungare la vita lavorativa, ecc.