Qu'est-ce qu'un laser à état solide

Un laser à l'état solide estUn laserQue les utilisationsUn laser à semi-conducteursMatériau en tant que substance de travail. Le milieu de travail est uniformément dopé avec une petite quantité d'ions activés dans le cristal ou le verre comme matériau de la matrice. Les lasers à semi-conducteurs ont les caractéristiques de petite taille, d'utilisation pratique et de puissance de sortie élevée. Le laser à semi-conducteurs a généralement une puissance continue de plus de 100 watts et la puissance de crête d'impulsion peut atteindre 10W. Cependant, en raison de la préparation compliquée du milieu de travail, le prix est relativement élevé.

Substance de travail du laser à l'état solide

La substance de travail du laser à semi-conducteurs est composée de cristal ou de verre optiquement transparent en tant que matériau hôte, dopé avec des ions activés ou d'autres substances activées. Cette substance de travail doit généralement avoir de bonnes propriétés physico-chimiques, des raies spectrales de fluorescence étroites, des bandes d'absorption fortes et larges et une efficacité quantique de fluorescence élevée. Les substances de travail au laser à verre sont facilement transformées en matériaux uniformes de grande taille, qui peuvent être utilisés dans les lasers à haute énergie ou à haute puissance de crête. Cependant, son spectre de fluorescence est large et ses performances thermiques médiocres, il ne convient donc pas pour travailler sous une puissance moyenne élevée. Les verres de néodyme courants sont les verres de silicate, de phosphate et de fluorophosphate. Les matériaux de travail laser en cristal ont généralement de bonnes propriétés thermiques et mécaniques et des raies spectrales à fluorescence étroite, mais la technologie de croissance cristalline pour obtenir des matériaux à grande échelle de haute qualité est compliquée. Depuis les années 1960, plus de 300 cristaux d'oxydes et de fluorures dopés avec divers métaux des terres rares ou ions de métaux de transition ont atteint une oscillation laser.

Source incitative de laser à semi-conducteurs

Les lasers à semi-conducteurs utilisent la lumière comme source d'excitation. Les sources d'excitation d'impulsions couramment utilisées sont les lampes flash chargées au xénon; les sources d'excitation continue comprennent les lampes à arc en krypton, les lampes au tungstène à l'iode, les lampes au rubidium au potassium, etc. Dans les petits lasers à longue durée de vie, les diodes électroluminescentes à semi-conducteurs ou la lumière du soleil peuvent être utilisées comme sources d'excitation. Certains nouveaux lasers à semi-conducteurs utilisent également l'excitation laser. Parce que seule une partie du spectre d'émission de la source lumineuse est absorbée par la substance de travail et que d'autres pertes sont ajoutées, l'efficacité de conversion énergétique des lasers à l'état solide n'est pas élevée, généralement entre quelques millièmes et quelques pour cent.

Caractéristiques du laser à l'état solide

Les lasers à semi-conducteurs peuvent être utilisés comme sources lumineuses cohérentes à haute énergie et à haute puissance. L'énergie de sortie du laser à impulsion rubis peut atteindre le niveau de kilojoule. Le système laser en verre néodyme amplifié à commutation Q et à plusieurs étages a une puissance d'impulsion maximale de 10 watts. La puissance de sortie du laser CW yttrium aluminium grenat peut atteindre des centaines de watts, et la connexion série multi-niveaux peut atteindre kilowatts. Dans le même temps, les lasers à semi-conducteurs utilisent la technologie de commutation Q (modulation électro-optique) pour obtenir des impulsions courtes de la nanoseconde à des centaines de nanosecondes, et la technologie de verrouillage de mode peut obtenir des impulsions ultracourtes dans la picoseconde à des centaines de picosecondes. De plus, en raison de l'inhomogénéité optique du matériau de travail et d'autres raisons, la sortie du laser à semi-conducteurs général est multimode. Si le matériau de travail avec une bonne uniformité optique est sélectionné et que des mesures techniques telles que le résonateur soigneusement conçu sont adoptées, le laser à mode transversal fondamental avec l'angle de divergence du faisceau proche de la limite de diffraction peut être obtenu, et le laser de mode longitudinal unique peut également être obtenu.

Applications du laser à l'état solide

Les lasers à semi-conducteurs ont un large éventail d'utilisations dans la recherche militaire, de traitement, médicale et scientifique. Il est couramment utilisé dans la télémétrie, le suivi, le guidage, le forage, le découpage et le soudage, le recuit de matériau semi-conducteur, le micromachinage de dispositifs électroniques, la détection atmosphérique, la recherche par spectroscopie, la chirurgie et la chirurgie ophtalmique, le diagnostic plasmatique, holographie pulsée et fusion laser. Les lasers à semi-conducteurs sont également utilisés comme sources d'excitation pour les lasers à colorant accordables. La tendance de développement des lasers à semi-conducteurs est la diversification des matériaux et des dispositifs, y compris la recherche de nouvelles longueurs d'onde et de nouveaux matériaux de travail avec des longueurs d'onde de travail accordables, améliorant l'efficacité de la conversion laser, augmentant la puissance de sortie, amélioration de la qualité du faisceau, compression de la largeur des impulsions et amélioration du reliaLa bilité et la fiabilité. Prolongez la vie de travail, etc.