หลักการทำงานของเลเซอร์ DPSS

1. การสูบน้ำไดโอด:

กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยเลเซอร์ไดโอด ซึ่งจะปล่อยแสงอินฟราเรดออกมา แสงนี้ใช้เพื่อ "ปั๊ม" คริสตัล Nd:YAG ซึ่งหมายความว่ามันจะกระตุ้นไอออนนีโอไดเมียมที่ฝังอยู่ในโครงตาข่ายคริสตัลโกเมนอะลูมิเนียมอิตเทรียม เลเซอร์ไดโอดถูกปรับให้เป็นความยาวคลื่นที่ตรงกับสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของไอออน Nd ทำให้มั่นใจได้ถึงการถ่ายโอนพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

2. Nd:YAG คริสตัล:

คริสตัล Nd:YAG เป็นสื่อกลางที่ได้รับแบบแอคทีฟ เมื่อไอออนนีโอไดเมียมตื่นเต้นกับแสงที่พุ่งออกมา พวกมันจะดูดซับพลังงานและเคลื่อนไปสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้น หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ ไอออนเหล่านี้จะกลับสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่า โดยปล่อยพลังงานที่สะสมไว้ออกมาในรูปของโฟตอน กระบวนการนี้เรียกว่าการปล่อยก๊าซธรรมชาติ

[อ่านเพิ่มเติม:เหตุใดเราจึงใช้คริสตัล Nd YAG เป็นตัวกลางเกนในเลเซอร์ DPSS- -

3. การผกผันของประชากรและการปล่อยก๊าซกระตุ้น:

เพื่อให้การกระทำของเลเซอร์เกิดขึ้น จะต้องบรรลุการผกผันของประชากร โดยที่ไอออนจะอยู่ในสถานะตื่นเต้นมากกว่าในสถานะพลังงานต่ำ เมื่อโฟตอนเด้งกลับไปกลับมาระหว่างกระจกของช่องเลเซอร์ พวกมันจะกระตุ้นไอออน Nd ที่ตื่นเต้นเพื่อปล่อยโฟตอนที่มีเฟส ทิศทาง และความยาวคลื่นเดียวกันมากขึ้น กระบวนการนี้เรียกว่าการกระตุ้นการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และจะขยายความเข้มของแสงภายในคริสตัล

4. ช่องเลเซอร์:

โดยทั่วไปช่องเลเซอร์จะประกอบด้วยกระจกสองบานที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของคริสตัล Nd:YAG กระจกบานหนึ่งสะท้อนแสงได้ดีมาก และอีกกระจกสะท้อนแสงบางส่วน ทำให้แสงบางส่วนเล็ดลอดออกไปได้เนื่องจากแสงเลเซอร์ ช่องดังกล่าวจะสะท้อนกับแสง และขยายช่องดังกล่าวผ่านการกระตุ้นการปล่อยก๊าซเรือนกระจกซ้ำๆ

5. การเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า (การสร้างฮาร์มอนิกที่สอง):

ในการแปลงแสงความถี่พื้นฐาน (ปกติ 1,064 นาโนเมตรที่ปล่อยออกมาโดย Nd:YAG) เป็นแสงสีเขียว (532 นาโนเมตร) จะมีการใส่คริสตัลที่มีความถี่เป็นสองเท่า (เช่น KTP - โพแทสเซียมไททานิลฟอสเฟต) ไว้ในเส้นทางของเลเซอร์ คริสตัลนี้มีคุณสมบัติทางแสงที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งทำให้สามารถดึงโฟตอนของแสงอินฟราเรดดั้งเดิมสองโฟตอนมารวมกันเป็นโฟตอนเดียวที่มีพลังงานเป็นสองเท่า ดังนั้นจึงมีความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งของแสงเริ่มต้น กระบวนการนี้เรียกว่าการสร้างฮาร์มอนิกครั้งที่สอง (SHG)

6. เอาต์พุตของแสงสีเขียว:

ผลลัพธ์ของการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าคือการเปล่งแสงสีเขียวสว่างที่ 532 นาโนเมตร แสงสีเขียวนี้สามารถนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงตัวชี้เลเซอร์ การแสดงเลเซอร์ การกระตุ้นด้วยแสงเรืองแสงในกล้องจุลทรรศน์ และขั้นตอนทางการแพทย์

กระบวนการทั้งหมดนี้มีประสิทธิภาพสูง และช่วยให้สามารถผลิตแสงสีเขียวที่มีกำลังสูงและสอดคล้องกันในรูปแบบที่กะทัดรัดและเชื่อถือได้ กุญแจสู่ความสำเร็จของเลเซอร์ DPSS คือการผสมผสานระหว่างตัวกลางรับโซลิดสเตต (คริสตัล Nd:YAG) การปั๊มไดโอดที่มีประสิทธิภาพ และความถี่ที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเพื่อให้ได้ความยาวคลื่นแสงที่ต้องการ