Kietojo kūno lazeris

Vienas iš kietojo kūno lazerio pavyzdžių – Nd:YAG lazeris.

Titano safyro lazeris, spinduliuojantis 800 nm bangos ilgio šviesą; žalia šviesa – išsklaidytas kaupinimo pluoštas.

Aktyvusis lazerio elementas –– Nd:YAG strypas.

Aktyvusis lazerio elementas – rubino strypas.

Kietojo kūno lazeris – lazeris, kurio aktyvioji terpė yra kietasis kūnas. Spinduliuoja nuo 170 nm iki 7,2 μm bangos ilgio šviesą^[1]. Puslaidininkiniai lazeriai kartais taip pat priskiriami kietojo kūno lazeriams, tačiau dėl skirtingo užpildos apgrąžos sudarymo mechanizmo (leidžiant elektros srovę, o kietojo kūno lazeriuose kaupinimas – optinis) laikomi atskira lazerių rūšimi. Pirmajame 1960 m. pademonstruotame lazeryje aktyvioji terpė buvo rubinas^[2]. Šiuo metu vienas populiariausių tokio tipo yra Nd:YAG lazeris , o keičiamo bangos ilgio – titano safyro lazeris.

Kietojo kūno lazeriams taip pat priklauso plonojo disko ir šviesolaidinis lazeriai.

Aktyvioji terpė

Paprastai kietojo kūno lazerių aktyvioji terpė yra dielektrinės kristalinės ar amorfinės (stiklas) medžiagos, kuriose įterpta priemaišinių jonų: retųjų žemės elementų (pvz., neodimio, erbio) ar pereinamųjų metalų (pvz., chromo, titano). Šių priemaišinių jonų, vadinamų aktyvatoriais, energijos lygmenų sistema naudojama užpildos apgrąžai gauti, kadangi dažniausiai jų vidinės orbitalės nėra iki galo užpildytos, o sužadintos būsenos nėra taip tampriai susietos su fononais (kristalinės gardelės virpesiais). Vienos svarbiausių šių jonų spektrinių linijų atitinka elektronų šuolius tarp 4f-4f, 4f-5d ir 3d-3d elektronų lygmenų.

Kristalinė terpė

Aktyviosios terpės kristalai dažniausiai būna monokristalai. Palyginti su stiklais, kristalai paprastai turi didesnius šuolių skerspjūvius, mažesnę sugerties ir spinduliavimo juostą. Pgrindinis kristalinių terpių minusas – brangi jų gamyba, kadangi kokybiško monokristalo auginimas yra pakankamai sudėtingas technologinis uždavinys.

Kai kurie kristalai, naudojami šio tipo aktyviajai terpei sudaryti: itrio aliuminio granatas (Y₃Al₅O₁₂, sutr. YAG), itrio ortovanadatas (YVO₄), itrio ličio fluoridas (LiYF₄, sutr. YLF), kai kurie volframo junginiai su oksidais, safyras, rubinas, cinko chalkogenidai, forsteritas ir kt.

Stiklinė terpė

Stiklinė aktyvioji terpė su priemaišomis turi kelis kartus platesnes sugerties ir spinduliavimo juostas (dėl to stiprinimas yra mažesnis, o generavimo slenkstis – didesnis). Šį išplitimą lemia mikroskopinės tvarkos nebuvimas. Dėl tos pačios jų šiluminis laidis yra mažas. Tai ypač aktualu didelės galios lazeriams, kadangi tai gali lemti terpės suardymą ar termolęšių susidarymą, kuris mažina generuojamo pluošto kokybę.

Šiuo metu dažniausiai naudojami fosfatiniai stiklai. Pirmąjį lazerį su stiklo terpe (legiruota neodimiu) 1961 m. pademonstravo E. Snitzer^[3].

Kaupinamas

Daugiau informacijos galite rasti straipsnyje Optinis kaupinimas.

Kietojo kūno lazeriai kaupinami optiškai, o daugumos medžiagų kaupinimo juostos yra regimoje ar infraraudonoje spektro dalyje. Kaip nekoherentiniai kaupinimo šaltiniai naudojamos blykstės ar kaupinimo lempos, o koherentiško – puslaidininkiniai lazeriai. Pastarojo tipo lazeriai pasižymi didesniu efektyvumu.

Pavyzdžiai

Kai kurie kietojo kūno lazeriai:

Titano safyro lazeris
Rubino lazeris
Itrio aliuminio granato lazeris:
- Nd:YAG lazeris
- Er:YAG lazeris
- Yb:YAG lazeris
Nd:YLF lazeris
Nd: stiklo lazeris
Er: stiklo lazeris
Aleksandrito lazeris

Taip pat skaitykite

Šaltiniai

↑ Marvin J. Weber. Hanbook of Lasers. CRC Press, 2001. – 1224 p. ISBN 978-0-8493-3509-9
↑ Javan, A.; Bennett, W.R., Jr. ir Herriott, D.R. (1961). „Population Inversion and Continuous Optical Maser Oscillation in a Gas Discharge Containing a He-Ne Mixture“. Phys. Rev. Lett. 6: 106–110. doi:10.1103/PhysRevLett.6.106. Nuoroda tikrinta 2009-02-20.{{cite journal}}: CS1 priežiūra: multiple names: authors list (link)
↑ „Optical Maser Action of Nd⁺³ in a Barium Crown Glass“. Phys. Rev. Lett. 7: 444–446. 1961. doi:10.1103/PhysRevLett.7.444. Nuoroda tikrinta 2009-02-20. {{cite journal}}: |first= nėra |last= (pagalba)

Literatūra

Springer Handbook of Lasers and Optics. Red. Frank Trager. New York: Springer, 2007. – 1332 p.:iliustr. ISBN 978-0-387-95579-7
W. Koechner, M. Bass. Solid-State Lasers - A Graduate Text. New York: Springer, 2003. – 409 p. ISBN 0-387-95590-9

[1] Marvin J. Weber. Hanbook of Lasers. CRC Press, 2001. – 1224 p. ISBN 978-0-8493-3509-9

[2] Javan, A.; Bennett, W.R., Jr. ir Herriott, D.R. (1961). „Population Inversion and Continuous Optical Maser Oscillation in a Gas Discharge Containing a He-Ne Mixture“. Phys. Rev. Lett. 6: 106–110. doi:10.1103/PhysRevLett.6.106. Nuoroda tikrinta 2009-02-20.{{cite journal}}: CS1 priežiūra: multiple names: authors list (link)

[3] „Optical Maser Action of Nd⁺³ in a Barium Crown Glass“. Phys. Rev. Lett. 7: 444–446. 1961. doi:10.1103/PhysRevLett.7.444. Nuoroda tikrinta 2009-02-20. {{cite journal}}: |first= nėra |last= (pagalba)

[1]

[2]

[3]