DPSS 레이저의 작동 원리

1. 다이오드 펌핑:

이 과정은 적외선을 방출하는 레이저 다이오드로 시작됩니다. 이 빛은 Nd:YAG 결정을 "펌핑"하는 데 사용되며, 이는 이트륨 알루미늄 가넷 결정 격자에 포함된 네오디뮴 이온을 여기시키는 것을 의미합니다. 레이저 다이오드는 Nd 이온의 흡수 스펙트럼과 일치하는 파장으로 조정되어 효율적인 에너지 전달을 보장합니다.

2. Nd:YAG 결정:

Nd:YAG 결정은 능동 이득 매질입니다. 네오디뮴 이온이 펌핑된 빛에 의해 여기되면 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 상태로 이동합니다. 짧은 시간 후, 이 이온들은 다시 낮은 에너지 상태로 전이하면서 저장된 에너지를 광자의 형태로 방출합니다. 이 과정을 자발 방출이라고 합니다.

[더 읽기:DPSS 레이저에서 이득매질로 Nd YAG 결정을 사용하는 이유는 무엇입니까?? ]

3. 인구 역전과 자극 방출:

레이저 작용이 일어나려면 더 많은 이온이 낮은 에너지 상태보다 여기 상태에 있는, 즉 밀도 반전 현상이 일어나야 합니다. 광자가 레이저 공동의 거울 사이를 앞뒤로 반사하면서 여기된 Nd 이온을 자극하여 동일한 위상, 방향, 파장을 가진 더 많은 광자를 방출합니다. 이 과정을 유도 방출이라고 하며, 결정 내부의 광 세기를 증폭시킵니다.

4. 레이저 캐비티:

레이저 공동은 일반적으로 Nd:YAG 결정의 양쪽 끝에 있는 두 개의 거울로 구성됩니다. 한 거울은 고반사이고 다른 거울은 부분 반사하여 레이저 출력으로 일부 빛이 방출되도록 합니다. 공동은 빛과 공명하여 반복적인 유도 방출을 통해 빛을 증폭시킵니다.

5. 주파수 배가(2차 고조파 생성):

기본 주파수 광(일반적으로 Nd:YAG에서 방출되는 1064nm)을 녹색 광(532nm)으로 변환하기 위해 주파수 배가 결정(예: KTP - 티타닐 인산칼륨)을 레이저 경로에 배치합니다. 이 결정은 비선형 광학 특성을 가지고 있어 원래 적외선 광자 두 개를 결합하여 두 배의 에너지를 가진 단일 광자로 만듭니다. 따라서 원래 광의 파장은 절반이 됩니다. 이 과정을 2차 고조파 생성(SHG)이라고 합니다.

6. 녹색등 출력:

주파수가 두 배로 증가하면 532nm의 밝은 녹색광이 방출됩니다. 이 녹색광은 레이저 포인터, 레이저 쇼, 현미경 형광 여기, 의료 시술 등 다양한 용도로 사용될 수 있습니다.

이 전체 공정은 매우 효율적이며, 소형이고 신뢰할 수 있는 형태로 고출력의 간섭성 녹색광을 생성할 수 있습니다. DPSS 레이저의 성공 비결은 고체 이득 매질(Nd:YAG 크리스털), 효율적인 다이오드 펌핑, 그리고 원하는 파장의 빛을 얻기 위한 효과적인 주파수 배가의 조합입니다.