Struktur dasar laser

1. Media kerja laser

Produksi laser harus memilih media kerja yang sesuai, yang dapat berupa benda biasa, cair, padat atau semikonduktor.Dalam media ini, populasi dapat dibalik, menciptakan kondisi yang diperlukan untuk mendapatkan laser.Jelas, keberadaan tingkat energi metastabil sangat bermanfaat bagi terwujudnya dunia inversi populasi.Ada hampir seribu jenis media kerja, dan panjang gelombang laser yang dapat dihasilkan mencakup berbagai inframerah jauh hingga ultraviolet vakum.

Sebagai inti dari laser, terdiri dari dua bagian: partikel aktif (semuanya adalah logam) dan matriks.Struktur tingkat energi dari partikel yang diaktifkan menentukan karakteristik spektral dan masa pakai fluoresensi laser.Matriks terutama menentukan sifat fisik dan kimia dari bahan kerja.Menurut struktur tingkat energi partikel yang diaktifkan, dapat dibagi menjadi sistem tiga tingkat (seperti laser ruby) dan sistem empat tingkat (seperti laser Er:YAG).Saat ini, ada empat jenis bahan kerja yang umum digunakan: silinder (paling banyak digunakan saat ini), pelat datar, cakram dan tabung.

2. Sumber insentif

Untuk menyebabkan inversi populasi dalam media kerja, beberapa metode harus digunakan untuk merangsang sistem atom untuk meningkatkan jumlah partikel di tingkat energi atas.Umumnya, pelepasan gas dapat digunakan, dan elektron dengan energi kinetik digunakan untuk mengeksitasi atom medium, yang disebut eksitasi listrik;sumber cahaya berdenyut juga dapat digunakan untuk menerangi media kerja, yang disebut eksitasi optik;ada eksitasi termal, eksitasi kimia, dan sebagainya.Berbagai metode insentif secara visual disebut pemompaan atau pemompaan.Untuk terus mendapatkan keluaran laser, harus terus menerus "dipompa" untuk menjaga lebih banyak partikel dengan tingkat energi yang lebih tinggi daripada partikel dengan tingkat energi yang lebih rendah.

3. Sistem konsentrasi

Rongga kondensasi memiliki dua fungsi, satu adalah untuk secara efektif memasangkan sumber pompa dan media kerja;yang lainnya adalah untuk menentukan distribusi kerapatan cahaya pompa pada bahan laser, sehingga mempengaruhi keseragaman, divergensi dan distorsi optik dari sinar keluaran.Fluida kerja dan sumber pompa dipasang di ruang konsentrasi, sehingga kualitas ruang konsentrasi secara langsung mempengaruhi efisiensi dan kinerja pompa.Rongga kondensor silinder elips adalah laser solid-state kecil yang paling umum digunakan.

4. Rongga optik

Terdiri dari cermin refleksi total dan cermin refleksi parsial, ini adalah bagian penting dari laser solid-state.Selain memberikan umpan balik optik positif untuk menjaga laser terus berosilasi untuk membentuk emisi terstimulasi, rongga resonansi optik juga membatasi arah dan frekuensi sinar berosilasi untuk memastikan monokromatisitas tinggi dan directivity tinggi dari laser keluaran.Resonator optik paling sederhana dan paling umum digunakan untuk laser solid-state terdiri dari dua cermin datar (atau cermin bulat) yang ditempatkan saling berhadapan.

5. Sistem pendinginan dan penyaringan

Sistem pendinginan dan penyaringan adalah peralatan tambahan yang penting untuk laser.Laser solid-state menghasilkan efek termal yang lebih serius selama operasi, sehingga tindakan pendinginan biasanya diambil.Tujuan utamanya adalah untuk mendinginkan bahan kerja laser, sistem pompa, dan rongga pemekatan untuk memastikan penggunaan normal laser dan perlindungan peralatan.Metode pendinginan meliputi pendinginan cair, pendinginan gas dan pendinginan konduksi, tetapi metode yang paling banyak digunakan adalah pendinginan cair.Untuk mendapatkan sinar laser dengan monokromatisitas tinggi, sistem filter memainkan peran yang sangat penting.Sistem filter dapat menyaring sebagian besar lampu pompa dan beberapa cahaya interferensi lainnya, sehingga laser keluaran memiliki monokromatisitas yang sangat baik.