الخصائص الرئيسية لوسط كسب الليزر

ما هي الخصائص الرئيسية لوسائط كسب الليزر؟

يُشير وسط كسب الليزر، المعروف أيضًا باسم مادة عمل الليزر، إلى نظام المواد المُستخدم لتحقيق عكس تعداد الجسيمات وتوليد إشعاع مُحفَّز لتضخيم الضوء. وهو المُكوِّن الأساسي لليزر، إذ يحمل عددًا كبيرًا من الذرات أو الجزيئات. عند إثارة هذه الذرات أو الجزيئات بالطاقة الخارجية، يُمكنها الانتقال إلى الحالة المُثارة، ومن خلال الإشعاع المُثار تُطلق فوتونات، مُشكِّلةً بذلك...ضوء الليزريمكن أن يكون وسط كسب الليزر مادة صلبة أو سائلة أو غازية أو شبه موصلة.
في ليزرات الحالة الصلبة، تُستخدم عادةً بلورات مُشَوَّبَة بأيونات أرضية نادرة أو أيونات معادن انتقالية، مثل بلورات Nd:YAG وبلورات Nd:YVO4، إلخ. أما في الليزرات السائلة، فغالبًا ما تُستخدم الأصباغ العضوية كوسيط كسب. أما ليزرات الغاز، فتستخدم الغاز كوسيط كسب، مثل غاز ثاني أكسيد الكربون في ليزرات ثاني أكسيد الكربون، وغازي الهيليوم والنيون في ليزرات الهيليوم-النيون.ليزرات أشباه الموصلاتاستخدم مواد أشباه الموصلات كوسيلة للكسب، مثل زرنيخيد الغاليوم (GaAs).
تشمل الخصائص الرئيسية لوسط كسب الليزر ما يلي:
بنية مستوى الطاقة: يجب أن تتمتع الذرات أو الجزيئات في وسط الكسب ببنية مستوى طاقة مناسبة لتحقيق انعكاس الكثافة السكانية عند إثارة الطاقة الخارجية. هذا يعني عادةً أن فرق الطاقة بين مستويات الطاقة الأعلى والأدنى يجب أن يتطابق مع طاقة الفوتون لطول موجي معين.

خصائص الانتقال: تحتاج الذرات أو الجزيئات في الحالات المثارة إلى خصائص انتقال مستقرة لإطلاق فوتونات متماسكة أثناء الإشعاع المثار. وهذا يتطلب أن يتمتع وسط الكسب بكفاءة كمية عالية وخسارة منخفضة.
الاستقرار الحراري والقوة الميكانيكية: في التطبيقات العملية، يجب أن يتحمل وسط الكسب ضوء المضخة عالي الطاقة ومخرجات الليزر، لذلك يجب أن يتمتع باستقرار حراري جيد وقوة ميكانيكية.
الجودة البصرية: تُعدّ الجودة البصرية لوسط الكسب أمرًا بالغ الأهمية لأداء الليزر. يجب أن يتمتع بنفاذية عالية للضوء وخسارة منخفضة في التشتت لضمان جودة واستقرار شعاع الليزر. يعتمد اختيار وسط الكسب على متطلبات تطبيق الليزر.الليزرالطول الموجي العامل، وقوة الخرج، وعوامل أخرى. بتحسين مادة وبنية وسط الكسب، يمكن تحسين أداء وكفاءة الليزر بشكل أكبر.