لیزر حالت جامد

لیزر حالت جامد ( انگلیسی: Solid - state laser ) لیزری است که در آن برای انتقال انرژی از یک محیط بهره لیزری جامد استفاده می شود؛ به جای استفاده از یک مایع، آن گونه که در لیزرهای رنگی استفاده می شود ( که محیط فعال آن مایع است ) ، یا گاز در لیزرهای گازی. لیزرهای نیمه رسانا نیز در حالت جامد هستند، با این حال به طور کلی آن ها به عنوان یک کلاس جدا از لیزرهای حالت جامد در نظر گرفته می شوند ( لیزر دیودی را ببینید ) .
به طور کلی، محیط فعال لیزر حالت جامد از یک ماده «میزبان» شیشه ای یا کریستالی تشکیل شده است، که به آن «مواد آلاینده» مانند نئودیمیم، کروم، اربیوم، [ ۱] تولیم[ ۲] یا ایتربیوم[ ۳] به آن اضافه می شود. بسیاری از آلاینده های معمولی عنصرهای خاکی کمیاب هستند، زیرا حالت های برانگیخته این نوع یون ها به شدت با ارتعاشات شبکه های بلوری آن ها ( فونون ها ) همراه نیستند و می توان در شدت نسبتاً پایین پمپاژ لیزر به آستانه های عملیاتی آن ها رسید.
صدها محیط حالت جامد وجود دارد که در آن ها عمل کرد لیزر حاصل می شود، اما انواع نسبتاً کمی از آن ها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.
از این میان ، احتمالاً متداول ترین آن گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپد شده با نئودیمیم ( Nd:YAG ) است. شیشه های دوپد شده نئودیمیم ( شیشه Nd: شیشه ) و سرامیک های دوپ دار ایتربیوم در سطح قدرت بسیار بالا ( تراوات ) و انرژی های زیاد ( مگاژول ) ، برای همجوشی محصور اینرسی با پرتو چند استفاده می شود.
اولین ماده ای که برای لیزر استفاده شد ، بلورهای یاقوت مصنوعی بود ( ژوئن 1960 ) . از لیزرهای روبی هنوز هم برای چند کاربرد استفاده می شود ، اما به دلیل بازده کم توان معمول نیستند. در دمای اتاق ، لیزرهای یاقوت فقط پالس های کوتاه نور منتشر می کنند ، اما در دمای برودتی می توان آنها را به گونه ای تولید کرد که قطار پالس هایی مداوم داشته باشند.
برخی از لیزرهای حالت جامد همچنین می توانند با استفاده از چندین تکنیک درون سنگی ، که از اتالون ها ، منشورها و مشبک ها یا ترکیبی از اینها استفاده می شود ، قابل تنظیم باشند. یاقوت کبود تیتانیوم برای دامنه تنظیم گسترده ، 660 تا 1080 نانومتر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.
رسانه های لیزر حالت جامد معمولاً با استفاده از چراغ قوه یا لامپ قوس الکتریکی یا توسط دیودهای لیزر به صورت نوری پمپ می شوند. لیزرهای حالت جامد پمپ شده با دیود بسیار کارآمدتر هستند و با کاهش هزینه لیزرهای نیمه هادی با قدرت بالا بسیار رایج تر شده اند.