Apa saja komponen inti utama dari laser?

Dari scanner barcode di supermarket checkout counter untuk pisau bedah presisi di rumah sakit,Dari pertunjukan cahaya yang mempesona di panggung hingga percikan yang terbang saat pelat baja tebal dipotong di pabrikSemua ini berasal dari perangkat yang dapat "menggugah" cahaya dan memusatkannya ke dalam sumber energi yang kuat - laser.
I. Sumber Energi: Sumber Pompa
Sumber pompa adalah "mesin" dari laser. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan energi untuk zat kerja, meletakkan dasar untuk generasi laser.Sama seperti pompa air menarik air dari tingkat bawah ke tingkat yang lebih tinggi, sumber pompa "memompa" atom atau molekul dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi, menciptakan inversi nomor partikel (ini adalah kondisi kunci untuk menghasilkan laser).
Jenis sumber pompa yang umum termasuk:
Pemompaan optik: Menggunakan cahaya dari sumber cahaya yang kuat (seperti lampu xenon, lampu krypton) atau laser lain (seperti dioda laser) untuk memancarkan zat kerja.Ini adalah metode yang paling umum digunakan dalam laser solid-state (seperti laser YAG).
Elektro-pumping: Mempekerjakan arus listrik langsung ke zat kerja, menyebabkan eksitasi partikel melalui tabrakan elektron.Ini adalah metode pemompaan utama untuk laser semikonduktor (dioda laser) dan laser gas (seperti laser CO2).
Pemompaan kimia: Menggunakan energi yang dilepaskan oleh reaksi kimia untuk memicu partikel, yang umumnya digunakan dalam laser gas bertenaga tinggi tertentu.
Kinerja sumber pompa secara langsung menentukan efisiensi dan daya output laser.
II. Tubuh bercahaya: Gain Medium/Substansi Kerja
Media gain, juga dikenal sebagai zat kerja, adalah "tahap utama" dari laser dan di mana laser sebenarnya berasal.seperti panjang gelombang output (warna) dan daya potensial.
Berdasarkan keadaan materi, mereka terutama dibagi menjadi empat kategori:
Media gas: seperti karbon dioksida (CO2), helium-neon (He-Ne), ion argon (Ar +), dll. Mereka dapat menghasilkan sinar laser terus menerus dan berkualitas tinggi, dan banyak digunakan dalam pemotongan,perawatan medis dan penelitian ilmiah.
Medium cair: Seperti pelarut organik yang didop dengan pewarna.dan biasanya digunakan dalam penelitian spektroskopi.
Media padat: Seperti neodymium-doped yttrium aluminium granat (Nd: YAG), kristal ruby atau neodymium kaca.membuat mereka pilihan pilihan dalam pengolahan industri dan aplikasi militer.
Bahan semikonduktor: seperti gallium arsenide (GaAs) dan senyawa lainnya. Mereka memiliki ukuran kecil, efisiensi tinggi dan mudah dipompa secara listrik.Mereka adalah kekuatan utama mutlak di bidang seperti komunikasi optik, pembacaan disk optik dan pencetakan laser.
Ketika partikel di media gain tergesa-gesa oleh sumber pompa, mereka akan mengalami proses emisi yang dirangsang dan melepaskan foton baru yang persis sama dengan foton yang terjadi,dengan demikian mencapai amplifikasi optik.
III. Jiwa Resonan: Resonator Optik
Resonator optik adalah "mesin penempaan kualitas" dari laser.Biasanya terdiri dari dua cermin yang saling menghadapSalah satunya adalah cermin pantulan total (dengan tingkat pantulan mendekati 100%), dan yang lainnya adalah cermin pantulan parsial (cermin kopling output, dengan tingkat pantulan sekitar 90% - 99%).
Fungsi utamanya adalah tiga:
Umpan balik positif: Hal ini menyebabkan foton yang dihasilkan oleh emisi dirangsang untuk berulang kali memantulkan antara dua cermin, terus memicu reaksi berantai seperti emisi dirangsang,mengakibatkan peningkatan eksponensial dalam intensitas cahaya.
Pemilihan mode: Hanya panjang gelombang khusus cahaya yang menyebar di sepanjang arah aksial dapat berosilasi stabil dan sangat diperkuat di dalam rongga,yang secara signifikan meningkatkan monochromaticity (kesucian warna) dari laser.
Output yang diarahkan: Akhirnya, sebagian laser yang sangat intens akan dikirim melalui reflektor parsial, membentuk sinar laser yang sangat kolimasi dan divergen sempit.
Tanpa resonansi optik, zat kerja hanya memancarkan fluoresensi biasa dari arah acak dan panjang gelombang yang bervariasi.kami telah menempa yang tepat dan murni "laser" yang kita lihat.
IV. Kesimpulan: Sistem pendinginan dan kontrol
Untuk sebagian besar perangkat laser (terutama yang memiliki daya menengah hingga tinggi), sistem pendinginan sangat diperlukan.menyebabkan suhu media gain meningkat tajamSistem pendingin yang efisien (seperti pendingin air, pendingin udara,atau pendinginan semikonduktor TEC) dapat memastikan operasi yang stabil dan terus menerus dari laser.
Sementara itu, sistem kontrol adalah inti dari laser. itu menggunakan sirkuit yang tepat dan perangkat lunak untuk mengatur arus sumber pompa, mengontrol operasi sistem pendingin,dan dapat mengintegrasikan komponen seperti Q-switch dan modulator untuk mencapai kontrol yang tepat dari output laser (seperti lebar pulsa dan frekuensi), untuk memenuhi persyaratan dari berbagai skenario aplikasi.
Singkatnya, sumber pompa menyediakan energi, media gain bertanggung jawab untuk amplifikasi cahaya, resonator optik membentuk kualitas laser,dan sistem pendingin dan kontrol memastikan operasi stabilEmpat komponen inti ini seperti tim yang sangat terkoordinasi, sangat diperlukan satu sama lain.Kerjasama yang mulus di antara mereka yang mengubah cahaya biasa menjadi alat yang kuat yang mampu mengubah dunia, terus mendorong kemajuan revolusioner dalam teknologi dan industri.