หลักการทำงานของเลเซอร์ DPSS

1. การปั๊มไดโอด:

กระบวนการเริ่มต้นด้วยเลเซอร์ไดโอดซึ่งปล่อยแสงอินฟราเรด แสงนี้ใช้เพื่อ "ปั๊ม" ผลึก Nd:YAG ซึ่งหมายความว่าแสงจะไปกระตุ้นไอออนนีโอไดเมียมที่ฝังอยู่ในโครงตาข่ายผลึกอลูมิเนียมการ์เนตอิตเทรียม เลเซอร์ไดโอดได้รับการปรับให้มีความยาวคลื่นที่ตรงกับสเปกตรัมการดูดกลืนของไอออน Nd เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถถ่ายโอนพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. Nd:YAG คริสตัล:

คริสตัล Nd:YAG เป็นตัวกลางที่ให้พลังงาน เมื่อไอออนของนีโอไดเมียมถูกกระตุ้นด้วยแสงที่สูบฉีด ไอออนเหล่านี้จะดูดซับพลังงานและเคลื่อนตัวไปสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้น หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ ไอออนเหล่านี้จะกลับไปสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่า โดยปลดปล่อยพลังงานที่สะสมไว้ในรูปแบบของโฟตอน กระบวนการนี้เรียกว่าการแผ่รังสีโดยธรรมชาติ

[อ่านเพิ่มเติม:เหตุใดเราจึงใช้คริสตัล Nd YAG เป็นตัวกลางในการขยายสัญญาณในเลเซอร์ DPSS-

3. การผกผันของประชากรและการปล่อยมลพิษกระตุ้น:

หากต้องการให้เลเซอร์ทำงาน จำเป็นต้องเกิดการกลับทิศของประชากร ซึ่งไอออนจะอยู่ในสถานะกระตุ้นมากกว่าในสถานะพลังงานต่ำ เมื่อโฟตอนสะท้อนไปมาระหว่างกระจกของโพรงเลเซอร์ โฟตอนจะกระตุ้นไอออน Nd ที่ถูกกระตุ้นให้ปล่อยโฟตอนที่มีเฟส ทิศทาง และความยาวคลื่นเดียวกันออกมามากขึ้น กระบวนการนี้เรียกว่าการแผ่รังสีกระตุ้น และจะขยายความเข้มของแสงภายในผลึก

4. โพรงเลเซอร์:

โดยทั่วไปโพรงเลเซอร์ประกอบด้วยกระจกสองบานที่ปลายแต่ละด้านของผลึก Nd:YAG กระจกบานหนึ่งสะท้อนแสงได้สูง และอีกบานสะท้อนแสงได้เพียงบางส่วน ทำให้แสงบางส่วนหลุดรอดออกไปได้เมื่อเลเซอร์ส่งออกมา โพรงจะสั่นพ้องกับแสง ทำให้แสงขยายขึ้นผ่านการปล่อยแสงกระตุ้นซ้ำๆ

5. การเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า (การสร้างฮาร์มอนิกที่สอง):

ในการแปลงแสงความถี่พื้นฐาน (โดยปกติคือ 1,064 นาโนเมตรที่ปล่อยออกมาจาก Nd:YAG) ให้เป็นแสงสีเขียว (532 นาโนเมตร) จะต้องวางคริสตัลที่เพิ่มความถี่เป็นสองเท่า (เช่น KTP - โพแทสเซียมไททานิลฟอสเฟต) ไว้ในเส้นทางของเลเซอร์ คริสตัลนี้มีคุณสมบัติทางแสงแบบไม่เชิงเส้นที่ช่วยให้สามารถรวมโฟตอนของแสงอินฟราเรดดั้งเดิมสองตัวเข้าด้วยกันเป็นโฟตอนตัวเดียวที่มีพลังงานสองเท่า จึงมีความยาวคลื่นเพียงครึ่งหนึ่งของแสงเริ่มต้น กระบวนการนี้เรียกว่าการสร้างฮาร์มอนิกที่สอง (SHG)

6. เอาต์พุตของแสงสีเขียว:

ผลลัพธ์ของการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่านี้คือการเปล่งแสงสีเขียวสดใสที่ 532 นาโนเมตร แสงสีเขียวนี้สามารถนำไปใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ ได้มากมาย รวมถึงตัวชี้เลเซอร์ การแสดงเลเซอร์ การกระตุ้นการเรืองแสงในกล้องจุลทรรศน์ และขั้นตอนทางการแพทย์

กระบวนการทั้งหมดนี้มีประสิทธิภาพสูงมากและช่วยให้ผลิตแสงสีเขียวที่มีพลังงานสูงและสม่ำเสมอได้ในรูปแบบที่กะทัดรัดและเชื่อถือได้ กุญแจสำคัญของความสำเร็จของเลเซอร์ DPSS คือการผสมผสานระหว่างสื่อโซลิดสเตตเกน (ผลึก Nd:YAG) การปั๊มไดโอดที่มีประสิทธิภาพ และการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าอย่างมีประสิทธิผลเพื่อให้ได้ความยาวคลื่นแสงที่ต้องการ