مبدأ عمل ليزر DPSS

1. ضخ الصمام الثنائي:

تبدأ العملية باستخدام صمام ثنائي ليزر، والذي ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء. يُستخدم هذا الضوء "لضخ" كريستال Nd:YAG، مما يعني أنه يثير أيونات النيوديميوم المدمجة في الشبكة البلورية المصنوعة من عقيق الإيتريوم والألومنيوم. يتم ضبط الصمام الثنائي الليزري على طول موجي يطابق طيف الامتصاص لأيونات Nd، مما يضمن نقل الطاقة بكفاءة.

2.الثاني: ياج كريستال:

كريستال Nd:YAG هو وسيلة الكسب النشطة. عندما يتم تحفيز أيونات النيوديميوم بواسطة ضوء الضخ، فإنها تمتص الطاقة وتنتقل إلى حالة طاقة أعلى. وبعد فترة قصيرة، تعود هذه الأيونات إلى حالة طاقة أقل، وتطلق طاقتها المخزنة على شكل فوتونات. وتسمى هذه العملية بالانبعاث التلقائي.

[اقرأ المزيد:لماذا نستخدم كريستال Nd YAG كوسيط كسب في ليزر DPSS؟ ]

3. الانعكاس السكاني والانبعاث المحفز:

لكي يحدث عمل الليزر، يجب تحقيق الانقلاب السكاني، حيث يكون عدد الأيونات في الحالة المثارة أكبر من عددها في حالة الطاقة المنخفضة. عندما ترتد الفوتونات ذهابًا وإيابًا بين مرايا تجويف الليزر، فإنها تحفز أيونات Nd المثارة لإطلاق المزيد من الفوتونات من نفس الطور والاتجاه والطول الموجي. تُعرف هذه العملية بالانبعاث المحفز، وهي تعمل على تضخيم شدة الضوء داخل البلورة.

4. تجويف الليزر:

يتكون تجويف الليزر عادةً من مرآتين على طرفي بلورة Nd:YAG. إحدى المرايا عاكسة بدرجة عالية، والأخرى عاكسة جزئيًا، مما يسمح لبعض الضوء بالهروب كمخرج ليزر. يتردد صدى التجويف مع الضوء، مما يؤدي إلى تضخيمه من خلال جولات متكررة من الانبعاث المحفز.

5. مضاعفة التردد (الجيل التوافقي الثاني):

لتحويل ضوء التردد الأساسي (عادةً 1064 نانومتر المنبعث من Nd:YAG) إلى ضوء أخضر (532 نانومتر)، يتم وضع بلورة مضاعفة التردد (مثل KTP - فوسفات تيتانيل البوتاسيوم) في مسار الليزر. تتمتع هذه البلورة بخاصية بصرية غير خطية تسمح لها بأخذ فوتونين من ضوء الأشعة تحت الحمراء الأصلي ودمجهما في فوتون واحد بطاقة مضاعفة، وبالتالي نصف الطول الموجي للضوء الأولي. تُعرف هذه العملية بالجيل التوافقي الثاني (SHG).

6. إخراج الضوء الأخضر:

نتيجة مضاعفة التردد هي انبعاث ضوء أخضر ساطع عند 532 نانومتر. يمكن بعد ذلك استخدام هذا الضوء الأخضر في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك مؤشرات الليزر وعروض الليزر والإثارة الفلورة في الفحص المجهري والإجراءات الطبية.

تتميز هذه العملية برمتها بكفاءة عالية وتسمح بإنتاج ضوء أخضر متماسك وعالي الطاقة بتنسيق مضغوط وموثوق. مفتاح نجاح ليزر DPSS هو الجمع بين وسائط كسب الحالة الصلبة (بلورة Nd:YAG)، وضخ الصمام الثنائي الفعال، ومضاعفة التردد الفعالة لتحقيق الطول الموجي المطلوب للضوء.