الخصائص الرئيسية لمتوسط ​​كسب الليزر

ما هي الخصائص الرئيسية لوسائط كسب الليزر؟

يشير وسط كسب الليزر، والمعروف أيضًا باسم مادة الليزر العاملة، إلى نظام المواد المستخدم لتحقيق انعكاس مجموعة الجسيمات وتوليد الإشعاع المحفز لتحقيق تضخيم الضوء. إنه المكون الأساسي لليزر، الذي يحمل عددًا كبيرًا من الذرات أو الجزيئات، هذه الذرات أو الجزيئات تحت إثارة الطاقة الخارجية، يمكن أن تنتقل إلى الحالة المثارة، ومن خلال الإشعاع المثار يتم إطلاق الفوتونات، وبالتالي تشكيلضوء الليزر. يمكن أن يكون وسط كسب الليزر مادة صلبة أو سائلة أو غازية أو شبه موصلة.
في ليزر الحالة الصلبة، تكون وسائط الكسب شائعة الاستخدام عبارة عن بلورات مشبعة بأيونات أرضية نادرة أو أيونات فلزات انتقالية، مثل بلورات Nd:YAG، وبلورات Nd:YVO4، وما إلى ذلك. وفي الليزر السائل، غالبًا ما تستخدم الأصباغ العضوية كوسائط كسب. يستخدم ليزر الغاز الغاز كوسيلة كسب، مثل غاز ثاني أكسيد الكربون في ليزر ثاني أكسيد الكربون، وغاز الهيليوم والنيون في ليزر الهيليوم والنيون.ليزر أشباه الموصلاتاستخدام مواد أشباه الموصلات كوسيلة للكسب، مثل زرنيخيد الغاليوم (GaAs).
تشمل الخصائص الرئيسية لوسط كسب الليزر ما يلي:
بنية مستوى الطاقة: تحتاج الذرات أو الجزيئات الموجودة في وسط الكسب إلى بنية مناسبة لمستوى الطاقة من أجل تحقيق انعكاس سكاني تحت إثارة الطاقة الخارجية. وهذا يعني عادة أن فرق الطاقة بين مستويات الطاقة الأعلى والأدنى يحتاج إلى مطابقة طاقة الفوتون ذات طول موجي معين.

خصائص الانتقال: الذرات أو الجزيئات في الحالات المثارة تحتاج إلى خصائص انتقالية مستقرة من أجل إطلاق فوتونات متماسكة أثناء الإشعاع المثار. وهذا يتطلب أن يكون لوسط الكسب كفاءة كمية عالية وخسارة منخفضة.
الاستقرار الحراري والقوة الميكانيكية: في التطبيقات العملية، يحتاج وسط الكسب إلى تحمل ضوء مضخة الطاقة العالية وإخراج الليزر، لذلك يحتاج إلى استقرار حراري جيد وقوة ميكانيكية.
الجودة البصرية: تعد الجودة البصرية لوسط الكسب أمرًا بالغ الأهمية لأداء الليزر. يجب أن يكون لديها نفاذية عالية للضوء وفقدان تشتت منخفض لضمان جودة واستقرار شعاع الليزر. يعتمد اختيار وسيلة كسب الليزر على متطلبات التطبيقالليزر، الطول الموجي العامل، طاقة الخرج وعوامل أخرى. ومن خلال تحسين المادة وبنية وسط الكسب، يمكن تحسين أداء وكفاءة الليزر بشكل أكبر.