Lazerin temel yapısı

1. Lazer çalışma ortamı

Lazerlerin üretimi, sıradan gövde, sıvı, katı veya yarı iletken olabilen uygun bir çalışma ortamı seçmelidir.Bu ortamda, popülasyon tersine çevrilebilir ve lazer elde etmek için gerekli koşullar yaratılabilir.Açıkçası, yarı kararlı enerji seviyelerinin varlığı, nüfus tersinmesi dünyasının gerçekleştirilmesi için çok faydalıdır.Neredeyse bin türde çalışma ortamı vardır ve üretilebilen lazer dalga boyları, çok çeşitli uzak kızılötesi ila vakumlu ultraviyole içerir.

Lazerin çekirdeği olarak iki bölümden oluşur: aktif parçacıklar (tümü metaldir) ve matris.Aktive parçacıkların enerji seviyesi yapısı, lazerin spektral özelliklerini ve floresan ömrünü belirler.Matris esas olarak çalışma malzemesinin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler.Aktive edilmiş parçacıkların enerji seviyesi yapısına göre üç seviyeli bir sistem (yakut lazer gibi) ve dört seviyeli bir sisteme (Er:YAG lazer gibi) ayrılabilir.Şu anda, yaygın olarak kullanılan dört çeşit çalışma malzemesi vardır: silindir (şu anda en çok kullanılan), düz plaka, disk ve tüp.

2. Teşvik kaynakları

Çalışma ortamında popülasyon terslenmesine neden olmak için, üst enerji seviyesindeki parçacıkların sayısını artırmak için atomik sistemi uyarmak için bazı yöntemler kullanılmalıdır.Genellikle gaz deşarjı kullanılabilir ve orta atomları uyarmak için kinetik enerjili elektronlar kullanılır, buna elektriksel uyarma denir;optik uyarma adı verilen çalışma ortamını aydınlatmak için darbeli ışık kaynakları da kullanılabilir;termal uyarma, kimyasal uyarma vb. vardır.Çeşitli teşvik yöntemleri görsel olarak pompalama veya pompalama olarak adlandırılır.Sürekli olarak lazer çıktısı elde etmek için, daha düşük enerji seviyelerine sahip parçacıklardan daha yüksek enerji seviyelerine sahip partikülleri tutmak için sürekli olarak "pompalanması" gerekir.

3. Konsantrasyon sistemi

Yoğuşma boşluğunun iki işlevi vardır, biri pompa kaynağını ve çalışma ortamını etkin bir şekilde bağlamaktır;diğeri ise lazer malzemesi üzerindeki pompa ışık yoğunluğunun dağılımını belirlemek, böylece çıkış ışınının tekdüzeliğini, sapmasını ve optik distorsiyonunu etkilemektir.Çalışma sıvısı ve pompa kaynağı, konsantrasyon haznesine kurulur, bu nedenle konsantrasyon haznesinin kalitesi, pompanın verimliliğini ve çalışma performansını doğrudan etkiler.Eliptik silindirik kondansatör boşluğu, en yaygın olarak kullanılan küçük katı hal lazeridir.

4. Optik boşluk

Toplam yansıma aynası ve kısmi yansıma aynasından oluşan bu, katı hal lazerinin önemli bir parçasıdır.Lazeri uyarılmış emisyon oluşturmak üzere sürekli salınım halinde tutmak için pozitif optik geri besleme sağlamaya ek olarak, optik rezonans boşluğu, çıkış lazerinin yüksek tek renkliliğini ve yüksek yönlülüğünü sağlamak için salınan ışının yönünü ve frekansını da sınırlar.Katı hal lazerleri için en basit ve en yaygın olarak kullanılan optik rezonatör, birbirinin karşısına yerleştirilmiş iki düzlem aynadan (veya küresel aynalardan) oluşur.

5. Soğutma ve filtreleme sistemi

Soğutma ve filtreleme sistemleri, lazerler için gerekli yardımcı ekipmanlardır.Katı hal lazerleri, çalışma sırasında daha ciddi termal etkiler üretir, bu nedenle genellikle soğutma önlemleri alınır.Ana amaç, lazerin normal kullanımını ve ekipmanın korunmasını sağlamak için lazer çalışma malzemesini, pompa sistemini ve konsantre boşluğunu soğutmaktır.Soğutma yöntemleri arasında sıvı soğutma, gaz soğutma ve iletimli soğutma yer alır, ancak en yaygın olarak kullanılan yöntem sıvı soğutmadır.Yüksek monokromatikliğe sahip bir lazer ışını elde etmek için filtre sistemi çok önemli bir rol oynamaktadır.Filtre sistemi, çıkış lazerinin çok iyi bir monokromatikliğe sahip olması için pompa ışığının çoğunu ve diğer bazı parazit ışıklarını filtreleyebilir.