DPSS 레이저의 작동 원리

1. 다이오드 펌핑:

이 과정은 적외선을 방출하는 레이저 다이오드로 시작됩니다. 이 빛은 Nd:YAG 결정을 "펌프"하는 데 사용됩니다. 즉, 이트륨 알루미늄 가넷 결정 격자에 내장된 네오디뮴 이온을 여기시킵니다. 레이저 다이오드는 Nd 이온의 흡수 스펙트럼과 일치하는 파장으로 조정되어 효율적인 에너지 전달을 보장합니다.

2. Nd:YAG 크리스탈:

Nd:YAG 크리스털은 활성 이득 매체입니다. 네오디뮴 이온은 펌핑되는 빛에 의해 여기되면 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 상태로 이동합니다. 짧은 시간이 지나면 이러한 이온은 다시 낮은 에너지 상태로 전환되어 저장된 에너지를 광자의 형태로 방출합니다. 이 과정을 자연 방출이라고 합니다.

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3. 인구 역전과 유도 방출:

레이저 작용이 발생하려면 낮은 에너지 상태보다 여기 상태에 있는 이온이 더 많은 밀도 반전이 이루어져야 합니다. 광자가 레이저 공동의 거울 사이에서 앞뒤로 튀어오를 때 여기된 Nd 이온을 자극하여 동일한 위상, 방향 및 파장의 더 많은 광자를 방출합니다. 이 과정은 유도 방출로 알려져 있으며 결정 내에서 빛의 강도를 증폭시킵니다.

4. 레이저 캐비티:

레이저 공동은 일반적으로 Nd:YAG 결정의 양쪽 끝에 있는 두 개의 거울로 구성됩니다. 한 거울은 반사율이 높고 다른 거울은 부분적으로 반사되어 일부 빛이 레이저 출력으로 빠져나갈 수 있습니다. 공동은 빛과 공명하여 반복적인 자극 방출을 통해 빛을 증폭시킵니다.

5. 주파수 배가(2차 고조파 발생):

기본 주파수 광(Nd:YAG에서 방출되는 일반적으로 1064nm)을 녹색광(532nm)으로 변환하기 위해 주파수 배가 결정(예: KTP - 칼륨 티타닐 인산염)이 레이저 경로에 배치됩니다. 이 결정은 비선형 광학적 특성을 갖고 있어 원래 적외선의 광자 두 개를 가져와 에너지가 두 배, 즉 초기 빛의 파장이 절반인 단일 광자로 결합할 수 있습니다. 이 프로세스를 2차 고조파 생성(SHG)이라고 합니다.

6. 녹색 불빛의 출력:

주파수가 두 배로 증가한 결과 532 nm에서 밝은 녹색 빛이 방출됩니다. 이 녹색광은 레이저 포인터, 레이저 쇼, 현미경의 형광 여기 및 의료 절차를 포함한 다양한 응용 분야에 사용될 수 있습니다.

이 전체 프로세스는 매우 효율적이며 작고 안정적인 형식으로 고출력의 일관된 녹색광을 생성할 수 있습니다. DPSS 레이저 성공의 열쇠는 고체 이득 매체(Nd:YAG 결정), 효율적인 다이오드 펌핑, 효과적인 주파수 배가를 결합하여 원하는 빛 파장을 달성하는 것입니다.