Buồng cộng hưởng của laser tinh thể rắn được thiết kế với hoạt chất là tinh thể Nd: YAG dạng trụ đường kính 5 mm, chiều dài 100 mm, nguồn bơm quang học sử dụng đèn flash được nuôi bằng nguồn cao thế 1,4 kV. Toàn bộ tinh thể Nd:YAG và đèn bơm được đặt trong một buồng cộng hưởng (BCH) dạng trụ mặt trong tráng sứ với hệ số phản xạ cao, toàn BCH được làm mát bằng nước tinh khiết với khối bơm là bộ thiết bị có kí hiệu Chiller CW-3000 [26]. Cấu trúc buồng cộng hưởng Fabry-Perot gồm 1 gương phản xạ 100% và một gương nửa truyền qua, hệ số truyền
(b) Sơ đồ nguyên lý & Mạch điều khiển
qua bằng 50%, làm cửa sổ cho laser phát tại bước sóng 1064 nm. Độ phẩm chất buồng cộng hưởng được thay đổi thụ động bằng tinh thể hấp thụ bão hòa Cr3+: YAG, cho phép tạo độ rộng xung phát ổn định 15 ns. Phía ngoài BCH laser phát bước sóng cơ bản 1064 nm đặt một tinh thể nhân tần BBO đồng trục quang với toàn hệ có kích thước 5x5x3 mm được sử dụng để tạo họa ba bậc hai tại bước sóng 532 nm [25].
Trong kỹ thuật laser, để tăng chất lượng mode ngang của chùm tia một giải pháp đơn giản được đưa ra là mở rộng chiều dài buồng cộng hưởng. Bằng thiết kế cơ khí đơn giản và đảm bảo tính ổn định cho hệ quang chúng tôi tạo một BCH có cơ chế thay đổi chiều dài trên một thanh nhôm định hình kích thước mặt cắt 70x70 mm có ray trượt và lựa chọn chiều dài BCH ~ 700 mm, gương phản xạ 100% được lắp cố định trên thân buồng giữ tinh thể, và toàn bộ khối gương đó được gắn cố định trên thanh ray bằng nhôm định hình. Gương cửa sổ, có hệ số truyền qua 50%, được đặt trên một giá cố định trên thanh ray bằng cơ cấu chốt 3 vít với khả năng tinh chỉnh cả khoảng cách cũng như góc lệch của trục quang cho BCH. Cơ cấu vi chỉnh đó cho phép thay đổi 2 chiều dễ dàng tạo thành một cặp gương Fabry-Perot. Để đảo bảo khối BCH hoạt động ổn định, tất cả các chi tiết cơ khí được gắn chắc chắn trên một giá nhôm dày 70x70 mm và khối BCH này là hoàn toàn độc lập có thể di động độc lập với các phần điện tử điều khiển, nguồn bơm quang học cũng như khối làm mát bằng nước. Điều này cho phép nâng cao khả năng di động và sự ổn định trong quá trình hoạt động đảm báo tách rời giữa khối quang với khối quạt làm mát, máy bơm sẽ rất rung động trong khi hoạt động. Để chủ động lựa chọn miền hoạt chất hoạt động và định hướng chùm laser 1064 nm, một phin lọc không gian được đưa vào trong BCH như trong Hình 3.2. Ngay sau gương ra của buồng cộng hưởng, tinh thể nhân tần BBO được đặt trên một giá cơ khí cho phép thay đổi vị trí của tinh thể chính xác đồng trục với chùm tia laser 1064 nm và có thể điều chỉnh góc tới tinh thể BBO nhằm tăng tối đa hiệu suất chuyển đổi của tinh thể, nhằm tăng tối đa công suất chùm tia 532 nm đồng thời giảm tối thiểu nhiệt từ chum xung cơ bản 1064 nm làm hỏng tinh thể trong quá trình đo đạc lâu dài tới vài hàng giờ liên tục [27].
Hình 3.2: Buồng cộng hưởng Fabry-Perot, bổ sung thêm phin lọc không gian và tinh thể nhân tần BBO cho phép phát xung laser họa ba bậc hai tại bước sóng 532 nm [25].