6. Phương pháp nghiên cứu
3.5.1.3.Cấu tạo của Laser Nd:YAG
a) Môi trường hoạt chất
Môi trường hoạt chất của laser Nd: YAG là tinh thể Yttrium Aluminium Garnet Y3Al5O12, trong đó một
số ion Y3+ được thay thế bởi ion Nd3+. Y3Al5O12 đóng
vai trò là chất nền, ion Nd3+ đóng vai trò là tâm hoạt
chất phát ra laser. Dùng Y3Al5O12 làm chất nền vì phổ
huỳnh quang của Y3Al5O12 chứa vùng bước sóng của
Hình 46: Thanh Nd: YAG
Hình 47: Phổ hấp thụ của chất nền và nd3+
GVHD: Hoàng Hữu Hòa SVTH: Lê Thị Bích Liên
Nd3+. Nồng độ ion Nd3+ pha vào chiếm khoảng 0.5% đến 2%. Thông thường người ta chế tạo thanh Nd:
YAG có đường kính khoảng từ 3- 6mm và chiều dài khoảng 5- 15cm. Số ion Nd3+ trên một đơn vị khối lượng là 1,38 × 1020/cm3.
Thanh Nd: YAG được chế tạo với nhiều hình dạng khác nhau: hình trụ
tròn, hình trụ chữ nhật, hoặc hình trụ chữ nhật một đầu có cắt chóp nhọn.
b) Buồng cộng hưởng
- Buồng cộng hưởng của laser Nd: YAG cũng giống với buồng cộng hưởng của Laser Ruby và các laser rắn khác là buồng cộng hưởng quang học.
c) Nguồn bơm
Phổ hấp thụ của Nd3+ nằm trong khoảng lân cận 0,7m đến 0,9m nên
đèn quang học Krypton hoặc Xenon và laser bán dẫn AlGaAs là nguồn bơm
thích hợp nhất.
Nếu dùng đèn quang học để bơm thì áp suất bên trong đèn phải phù hợp
với quá trình phát laser. Với đèn Xenon thì áp suất của đèn khảng 500 Torr đến
1500 Torr, với đèn Kryton thì áp suất đèn khoảng 4 atm đến 6 atm. Khi sử dụng đèn Xenon để bơm thì phải đưa thêm ion Cr3+ vào mạng tinh thể Yttrium
Aluminium Garnet làm chất nhạy hóa, vì ion Cr3+ có dải hấp thụ trùng với phổ
bức xạ của đèn Xenon. Việc này này chỉ tăng được hiệu quả bơm khi laser hoạt động ở chế độ liên tục. Đèn Kryton có thể sử dụng để bơm ở cả hai chế độ xung
và liên tục. Độ chênh lệch công suất bơm liên tục và xung khoảng 3%, trung
bình năng lượng phát của đèn khoảng một vài kW (1- 3 kW)
Nguồn bơm thứ hai là dùng laser bán dẫn để bơm. Nếu bơm dọc và bơm
liên tục thì dùng đèn ở công suất gần 15W, nếu bơm ngang và bơm liên tục thì
Hình 48: Thanh Laser Nd: YAG hình trụ chữ nhật một đầu cắt nhọn
GVHD: Hoàng Hữu Hòa SVTH: Lê Thị Bích Liên
dùng ở công suất trên 100W. Hiệu suất bơm bằng laser bán dẫn cao hơm đèn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
quang học, có thể hơn 10%.