Pevné lasery

SOLID-STATE LASER

SOLID-STATE LASER

- , v ktorom aktívne médium sú aktívne. dielektrikum a sklo alebo dielektrikum. kryštály s vlastnými bodovými defektmi. Ióny prvkov vzácnych zemín alebo ióny skupiny železa zvyčajne slúžia ako aktivátory kryštálov a skiel. Vlastné v kryštáloch vznikajú pod vplyvom ionizátora. žiarením alebo aditívnym farbením. energie úrovne aktivátorov alebo vnútorných defektov sa používajú na vytvorenie inverznej populácie (pozri obr. kvantová elektronika).

Podľa doterajšej tradície sa rozlišujú lasery na báze polovodičových kryštálov špeciálna trieda(cm. polovodičový laser) vzhľadom na ich vlastné špecifiká excitácie a tvorby populačnej inverzie pri prechodoch medzi povolenými energeticky. polovodičové zóny (pozri zónová teória). Populačná inverzia v aktívnom prostredí T. l. dosiahnuté optické. pumpovanie-osvetlenie aktívneho prvku (AE) špec. lampy, slnečné žiarenie, pyrotechnické žiarenie. zariadení alebo žiarenia iných laserov, najmä polovodičových.

Generácia T. l. vykonávané podľa troj- alebo štvorúrovňovej schémy (pozri. Čerpanie). AE týchto laserov má zvyčajne tvar kruhového valca alebo obdĺžnikovej tyče. oddielov. Niekedy sa používajú aj AE zložitejších konfigurácií. Naíb. sa rozšírilo prevedenie T. l., v ktorom je valcový AE spolu s výbojkaČerpadlá sú umiestnené v osvetľovacej komore, ktorá sústreďuje výbojky čerpadiel v AE. V dôsledku viacnásobných odrazov žiarenia čerpadla od vnútorného. povrch kamery-iluminátor je dosiahnutý úplnejší v AE. Používajú sa iluminátory, v ktorých jedna pumpová lampa pracuje na niekoľkých AE alebo naopak jedna AE je pumpovaná niekoľkými alebo viacerými lampami. Rozsah vlnových dĺžok generácie T. l. siaha od UV po stredné IR. T. l. pracovať v impulznom, kontinuálnom a kvázi kontinuálnom režime (pozri laser). Existujúci T. l. generácie v nepretržitom režime môže dosiahnuť 1-3 kW pri sp. energetický výkon ~ 10 W z 1 cm 3 aktívneho média pri ~ 3 %. St výkon 10 3 W pri frekvencii opakovania impulzov do 100 Hz sa realizuje v T. l. pulzovo-periodický. akcie v režime voľného generovania s trvaním impulzu 10 -3 10 -4 s.

T. l. úspešne fungujú v rezonátorovom Q-switching režime, ktorý umožňuje generovať obrovské impulzy, ktorých trvanie závisí od rýchlosti zapínania uzávierky a vlastností aktívneho média. Zvyčajné hodnoty pre trvanie takýchto impulzov sú (1 - 10) . 10-8 s. Ich špičkový výkon je obmedzený optikou. pevnosť aktívnych a pasívnych prvkov rezonátora, ktorá zvyčajne predstavuje ~ 5 10 2 MW na 1 cm 2 povrchu. Objemová optická laserové materiály sa zvyčajne ukážu byť vyššie. Q-spínanie rezonátora sa vykonáva pasívne (saturovateľné absorbéry) aj aktívne (elektro- a akusticko-optické modulátory). Niekedy používané a mechanické. modulátory, napr. otočný hranol.

Veľký pomer šírky zosilňovacieho obvodu T. l. a frekvencia intermódových úderov (~ 10 3) umožňuje celkom jednoducho vykonať režim uzamknutia režimu a získať ultrakrátke impulzy s trvaním 10 -11 - 10 -13 s, obmedzené vzájomnou šírkou zosilňovacej čiary. Rovnako ako faktory kvality, uzamknutie režimu v T. l. vykonávané aktívne aj pasívne. T. l. môže pracovať aj v režime zosilňovača žiarenia. Zároveň koeficient lineárny zisk môže dosiahnuť hodnotu 0,5-0,7 cm -1.

Laserový efekt deteguje veľký počet rozkladov. kryštály a poháre (niekoľko stoviek), ale v skutočnosti prevádzkuje T. l., ktorý našiel praktické. aplikácie je oveľa menej. Medzi nimi je rubínovo-kryštálový laser, prvý laser na svete, ktorý v roku 1960 vytvoril T. Maiman (USA).

Rubín je kryštál korundu Al 2 O 3 s prímesou (0,05 %) iónov Cr 3+ nahrádzajúcich kryštál-lich. mriežka iónov Al. Rubínový laser funguje podľa trojúrovňovej schémy, v ktorej je hlavná úroveň 1. stav 4 ALE 2 , úroveň 2 - pruh 4 F 2 a 4 F 1, úroveň 3 - dublet 2 E. Vysokovýkonné rubínové lasery využívajú okrúhle tyče pr. 2 cm a dĺžka. 20-30 cm Typický režim prevádzky je pulzný, implementované je aj Q-spínanie, blokovanie režimu a zosilnenie výkonu. Dĺžka generácie rubínový laser 0,7 um.

Naíb. bežný aktivátor materiálov pre T. l. sú ióny Nd3+ (pozri neodýmový laser). Lasery na báze silikátových a fosfátových skiel s neodýmom sú široko používané vo vede a technike (pozri Ref. laserové okuliare) generujúce žiarenie v oblasti 1,05 μm. Hlavná účelom laserov na báze skla je generovanie jednotlivých impulzov veľká sila. Glass AE sa vyznačujú vysokou optickou účinnosťou. kvalita, môže mať pri danom tvare prvku veľký objem. Lasery s fosfátovým sklom s neodýmom generujú impulzy s najsilnejšou generáciou. Takže v zariadení "NOVA" (USA) je celkový objem AE 2 10 6 cm 3, boli získané impulzy s energiou 4 10 4 J, trvanie ~10 -9 s, čo zodpovedá sile 4. 10 13 utorok. V druhej (10,53 µm) a tretej (10,35 µm) harmonickej hlavnej frekvencie. prechod s rovnakým trvaním impulzu, energia je 2 10 4 J.

Naíb. široko používaný kryštalický. matrica s Nd 3+ je kryštál ytria-hlinitého granátu (YAG-Nd 3+), to-ry v naib. stupňa sa stretáva s modernou. požiadavky kvantovej elektroniky a jej aplikácií. Potrebné spektrálno-luminiscenčné vlastnosti tohto kryštálu sa úspešne spájajú s jeho vysokými mechanickými vlastnosťami. pevnosť, tvrdosť, výrazná tepelná vodivosť (0,13 W / cm K); Lasery YAG-Nd 3+ pracujú vo všetkých vyššie uvedených režimoch. Práve na nich boli získané rekordné kapacity kontinuálnej výroby. Generácia vlnových dĺžok YAG-Nd 3+ -laser na báze. prechod neodýmu l g = 1,064 μm. Typické rozmery AE sú od 350 mm do 10120 mm.

Uplatnenie nachádzajú aj kryštály hlinitanu ytria (YAlO 3 -Nd) a fluoridu lítneho a ytria (LiYF 4 - Nd 3+). Kryštály hlinitanu ytria sú preferované pred kryštálmi YAG-Nd3+ na modulačnú prevádzku. akostný faktor, ktorý je spojený s nižšou hodnotou prierezu hlavnej. generácie prechodu a následne s poklesom vplyvu superluminiscencie a možnosti akumulácie väčšej energie na hornej laserovej úrovni.

Rozlišovať. znaky kryštálu fluoridu lítneho a ytria s neodýmom sú negatívne. magnitúda a malé abs. hodnota b= dn/dT- teplotný koeficient index lomu n(b= - 4.3. 10-6 K-1 pre p-polarizáciu a b=-2,2 10-6 K-1 pre s-polarizáciu; pre YAG kryštál napríklad b = 7,3 10-6 K-1). Táto okolnosť výrazne oslabuje prejavy termooptiky. efekty, najmä efekt indukovanej termo-optické. šošovky, čo zvyšuje priestorové vyžarovanie laseru. Generačná vlnová dĺžka lasera na báze kryštálu LiYF 4 -Nd 3+ je posunutá oproti generačnej vlnovej dĺžke lasera YAG-Nd 3+ na stranu krátkovlnnej dĺžky (l g = 1,053 μm pre s-polarizáciu a l g = 1,047 pre p-polarizáciu), čo umožňuje eff. prevádzka takéhoto lasera so zosilňovačom na báze skla. Účinnosť neodymových laserov založených na týchto kryštáloch spravidla nepresahuje 2–4 % vo voľnobežnom režime a 2 % v režime Q-spínania.

Nové možnosti iónov trojmocného chrómu ako aktívnych častíc TL. sa objavil v kryštáloch alexandritu (BeAl 2 O 4). Na rozdiel od rubínového kryštálu dochádza k tvorbe iónov Cr 3+ v alexandrite nielen na nulovej fonónovej prechodovej línii 2 E- 4 ALE 2 , ale aj na oscilovanie elektrónov. prechod 4 F 2 - 4 A 2 . Zároveň T. l. pracuje podľa štvorúrovňovej schémy a umožňuje plynulé ladenie generačnej vlnovej dĺžky. Typický rozsah ladenia: 730-803 nm.

Charakteristickým znakom alexandritového kryštálového lasera je zlepšenie energie. charakteristiky s ohrevom AE nad izbovú teplotu, čo je spôsobené nárastom hodnoty eff s teplotou. generačná sekcia. prechod. Zahrievanie AE v tomto laseri tiež vedie k rozšíreniu rozsahu ladenia generačnej vlnovej dĺžky na stranu dlhých vlnových dĺžok. Alexandritovo-kryštálový laser tiež funguje vo všetkých vyššie uvedených režimoch, vrátane režimu s vysokými otáčkami. výkonom, čo je uľahčené vysokou hodnotou tohto kryštálu (0,23 W/cm K).

Hladké ladenie vlnovej dĺžky generácie zabezpečuje laser na kryštáliku korundu s titánom (Al 2 O 3 - Ti 3+). Typický rozsah ladenia: 700-1024 nm. Malá životnosť excitovaného Ti 3+ (3 μs) pri izbovej teplote spôsobuje, že čerpanie lampy tohto lasera je neefektívne. Čerpanie Al 2 O 3 -Ti 3+ lasera sa spravidla uskutočňuje buď cw argónovým laserom alebo impulzmi druhej harmonickej neodýmového lasera. V tomto prípade môže účinnosť transformácie laserového čerpacieho žiarenia na generovanie titánových iónov prekročiť 20%.

Ladenie generačnej vlnovej dĺžky v širokom spektrálnom rozsahu sa vykonáva v laseroch na báze farebných stredov (pozri obr. farebné stredové lasery), ktoré tiež väčšinou pracujú s pumpovaním iným laserom.

Na stvorenia. zvýšenie účinnosti T. l. citovali realizáciu donorových schopností iónov Cr3+ v porovnaní s trojmocnými iónmi prvkov vzácnych zemín (pozri. senzibilizovaná luminiscencia) v kryštáloch granátu. Vysoká izomorfná kapacita týchto kryštálov pre ióny vzácnych zemín a ióny skupiny železa umožňuje zavedenie požadovaných koncentrácií oboch typov častíc bez ohrozenia optiky. kvalita kryštálov (viď izomorfizmus). Energetické špecifiká. Štruktúra iónov Cr 3+ v kryštáloch granátu poskytuje úplný a rýchly prenos energie z jeho elektronických oscilácií. pásy na vrchu laserové hladiny ióny prvkov vzácnych zemín.

Do rodiny granátov obsahujúcich chróm, pracujúcich na hlavnom. prechod neodýmu v oblasti 1,06 μm, predovšetkým kryštály granátov gadolínium-scandium-gálium (GSGG), ytrium-scandium-gálium (IGG) a gadolínium-scandium-hliník (GSAG). Tieto kryštály sú navrhnuté pre pulznú a pulzne periodickú prevádzku. V laseri na báze kryštálu HSHG-Cr 3+ -Nd 3+ vo voľnobežnom režime v oblasti pumpy 1–3 J sa dosahuje účinnosť 6 %. Na kryštáli ICGG-Cr 3+ -Nd 3+ pri čerpaní 200 J abs. účinnosť dosahuje 10 % v režime voľnej výroby. ISGG-Cr 3+ -Nd 3+ -laser v Q-spínanom režime a frekvenciou opakovania pulzu až 50 s -1 poskytuje abs. účinnosť 6% pri energii 0,4 J, ktorá je limitovaná optickou. pevnosť konca AE. Vlnová dĺžka žiarenia tohto lasera (1,058 μm) je v dobrej zhode so zosilňovacím obvodom z fosfátového skla s neodýmom, čo umožňuje efektívne využiť túto dvojicu v systéme: hlavný oscilátor - zosilňovač. Kryštál GSAG-Cr 3+ -Nd 3+ má spektrálne a luminiscenčné vlastnosti podobné vlastnostiam kryštálov HSHG-Cr 3+ -Nd 3+ a IGG-Cr 3+ -Nd 3+. V tomto prípade sa tepelná vodivosť tohto kryštálu (0,11 W/cm K) približuje tepelnej vodivosti kryštálu YAG.

Dlhovlnný ef. generácie T. l. s pumpovaním lampy (pri izbovej teplote) 33,5 µm. Pri nižších energiách. V medzerách sa ukazuje, že pravdepodobnosť multifonónových nežiarivých prechodov je oveľa vyššia ako žiarenie, čo spôsobuje malé hodnoty kvantového výťažku luminiscencie a životnosť excitovaného stavu. Zabezpečuje to napríklad prechod 4 ja 11/2 4 ja 13/2 iónov erbia (Er 3+). Na kryštáloch YAG-Er 3+ a ICGG-Cr 3+ -Er 3+ sa dosiahlo generovanie žiarenia iónmi Er 3+ pri čerpaní lampy s účinnosťou presahujúcou 1 %. V prvom prípade je generačná vlnová dĺžka l g = 2,94 μm; v druhom lg = 2,79 um. Bol implementovaný režim Q-spínania s frekvenciou opakovania impulzov až 100 s -1.

Vývoj polovodičových laserov sľuboval ich použitie na čerpanie T. l. Polovodičové lasery (PL) na báze monokryštálov arzenidu gália zmenou zloženia umožňujú získať generovanie v oblasti 0,751 μm, čo umožňuje efektívne vybudenie generovania na Nd 3+, Tm, Ho 3+, Er 3+ a Yb3+ ióny. Čerpanie PL žiarením je blízke rezonančnému, čo znamená. stupňa odstraňuje problém indukovanej termiky. skreslenie v AE a umožňuje relatívne ľahko dosiahnuť extrémne vysokú smerovosť laserového lúča. Kontinuálna tvorba bola získaná na iónoch Ho 3+ (l g 2,1 μm), Tm 3+ (l g 2,3 μm), Er 3+ (l g 2,9 μm), ako aj na dekomp. prechody iónov Nd 3+. Prahová hodnota laserového žiarenia vzhľadom na výkon čerpadla v niektorých prípadoch predstavuje niekoľko miliwattov. Takže napríklad prah generovania na Ho 3+ iónoch v kryštáli YAG-Tm 3+ -Ho 3+ je 4 MW a prah generovania na hlavnom. prechod iónov Nd 3+ v skle nepresahuje 2 mW. Generovanie druhej harmonickej bolo dosiahnuté na množstve kryštálov s neodýmom. Na základe V neodymovom prechode sú implementované režimy Q-switching a mode-locking. Celková účinnosť neodýmového cw lasera čerpaného PB žiarením pri generačnej vlnovej dĺžke 1,06 μm dosahuje 20 %.

T. l. pumped PL spája výhody pevnolátkových a polovodičových laserov. V skutočnosti T. l. je ef. PL koncentrátor žiarenia z hľadiska spektra, času a priestoru. Očakáva sa rýchly rozvoj tejto oblasti laserovej konštrukcie.

Vývoj T. l., pracujúci vo vysokej porov. výkonu (rozsahy subkilowattov a kilowattov), ​​je spojená s výmenou valcových AE za pravouhlé, v ktorých prechádza laserové žiarenie, ktoré sa opakovane odráža od bočných plôch AE. V tomto prípade sa heterogenita rozkladá. Príroda, vyvolaná čerpaním, sa ukazuje ako kompenzovaná a má malý vplyv na kvalitu výstupného lúča.

Prihlášky T. l. mimoriadne pestrá. Ide o laserovú techniku ​​(zváranie, rezanie a pod.), technológiu elektronických zariadení, medicínu, laser, systémy na sledovanie zloženia atmosféry, optické. spracovanie informácií, integrovaná a, laserová spektroskopia, laserová a riadená termonukleárna fúzia a laserová separácia izotopov, vysokorýchlostné, laserové gyroskopy, seizmografy a iné presné fyzikálne. spotrebičov.

Lit.: 1) Príručka laserov, prekl. z angličtiny, vyd. A. M. Prokhorova, zväzok 1, M., 1978, kap. 11 - 15; 2) Karlov N.V., Lectures on Quantum Electronics, 2. vyd., M., 1988; 3) A. M. Prochorov, Nová generácia pevnolátkových laserov, UFN, 1986, v. 148, s. 7; 4) Prokhorov A. M., Shcherbakov I. A., Lasery na báze kryštálov granátov vzácnych zemín s chrómom, Izv. 1341; 5) OSA Proceedings on Advanced Solid-State Lasers. 7. - 10. februára 1994 v Salt Lake City, UT, v. 20. I. A. Ščerbakov. Technical Translator's Handbook - optický kvantový generátor, ktorého aktívnym médiom je kryštál alebo sklo s prímesou aktivátorov. V špeciálnej skupine vynikajú polovodičové lasery. Najbežnejšie sú pevnolátkové lasery na báze rubínových kryštálov (Al2O3 dopovaný… encyklopedický slovník

pevnolátkový laser- kietojo kūno lazeris statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. pevnolátkový laser vok. Festkörperlaser, m; Laser mit Festkörpermedium, m rus. pevnolátkový laser, m pranc. laser à létat solide, m … Automatikos terminų žodynas

pevnolátkový laser- kietojo kūno lazeris statusas T sritis chemija apibrėžtis Lazeris, kurio aktyvioji terpė - kristalas arba stiklas. atitikmenys: angl. pevný laser; pevnolátkový laser rus. polovodičový laser... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

pevnolátkový laser- kietojo kūno lazeris statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. pevný laser; pevnolátkový laser vok. Vierniveaulaser, m rus. pevnolátkový laser, m pranc. laser à l'état solide, m; laser solide, m … Fizikos terminų žodynas

Laser, v ktorom je aktívnym prostredím kryštalický materiál. alebo amorfná báza (matrica) obsahujúca aktívne ióny (aktivátorové ióny, napr. neodým, chróm), na ktorých sa uskutočňuje generovanie lasera. Nadšený ext. zdroj svetla... Veľký encyklopedický polytechnický slovník

Optický kvantový generátor, ktorého aktívnym médiom je kryštál alebo sklo s prímesou aktivátorov. V špeciálnej skupine vynikajú polovodičové lasery. max. obyčajný T. l. na rubínových kryštáloch (A12O3 s prímesou iónov Cr3+) a ... ... Prírodná veda. encyklopedický slovník

- (diode pumped solid state laser, DPSS) typ pevnolátkového lasera, ktorý využíva laserová dióda. DPSS lasery sa vyznačujú vysokou účinnosťou a kompaktnosťou v porovnaní s plynovými a inými ... ... Wikipedia

V pevnolátkových laseroch sa žiarenie generuje v pevnom aktívnom prvku, ktorý sa používa ako tyčinky vyrobené z umelého rubínového kryštálu, skla dopovaného prvkom vzácnych zemín neodýmom a ytriového hliníkového granátu dopovaného neodýmom (YAG: Nd). .

Schematický diagram pevnolátkového lasera je znázornený na obr. 1. Pevný aktívny prvok 2 je umiestnený v rezonátore medzi dvoma zrkadlami 1 a 3. Zrkadlo 1 úplne odráža všetko naň dopadajúce žiarenie a zrkadlo 3 je priesvitné. Optické čerpanie aktívneho média sa uskutočňuje energiou plynovej výbojky 4 so zdrojom energie 6. Na dosiahnutie účinnejšieho ožiarenia je výbojka 4 spolu s aktívnym prvkom 2 umiestnená v plášti 5, na vnútorný povrch, na ktorom je aplikovaný reflexný povlak, ako je striebro, zlato atď.. Plášť 5 má elipsovitý tvar a lampa a kryštál sú umiestnené v ohniskách elipsy.

Ďalšie súvisiace stránky

pevnolátkový laser

Tým sú dosiahnuté podmienky pre rovnomerné a intenzívne osvetlenie kryštálu. Pevný laser s aktívnymi prvkami vo forme rubínovej tyčinky zvyčajne pracuje v režime opakovane pulzného žiarenia s dobou trvania pulzu 10 -3 ... 10 -9 C pri vlnovej dĺžke 0,69 μm. Energia žiarenia na jeden impulz je 10 -2 ... 10 3 J pri maximálnej frekvencii opakovania impulzov 210 Hz.

Ryža. jeden. pevnolátkový laser: schéma zapojenia.

Pevné lasery pomocou neodýmu sa žiarenie generuje podľa schémy trochu odlišnej od schémy podobného procesu v rubínovom laseri. Generovanie žiarenia v nich je vytvorené podľa štvorstupňového systému, ktorý je vhodnejší na efektívnu produkciu laserového žiarenia.

Štrukturálne s neodýmom sa mierne líšia od rubínových laserov. Pri použití pracovných telies veľké veľkosti rovnomerné budenie sa dosiahne použitím niekoľkých lámp čerpadiel inštalovaných okolo pracovnej tekutiny.

Pevné lasery z neodýmového skla a neodýmového granátu generujú žiarenie s vlnovou dĺžkou 1,06 μm a vyznačujú sa vysokým výkonom žiarenia na jeden impulz v režime opakovane pulzného generovania. Frekvenčný režim pevných neodýmových laserov sa mení v širokom rozsahu: 0,05 Hz. .. 50 kHz. Pri nízkych frekvenciách (0,1 .. . . 1 Hz) sú tieto lasery schopné generovať energiu desiatok joulov na impulz s dobou trvania impulzu asi 100 μs.

Charakteristickým znakom pevnolátkových laserov YAG:Nd je možnosť generovania žiarenia nielen v opakovane pulznom režime, ale aj v kontinuálnom režime. Výkon kontinuálnej generácie moderných YAG laserov: Nd dosahuje 0,5 ... 2,0 kW a vyššie. Elektrooptická účinnosť pevnolátkových laserov využívajúcich lampové čerpanie aktívnych prvkov je 1...3%.

Posledné roky sú charakteristické vysokou mierou výskumných a vývojových prác v oblasti pevnolátkových laserov, ktorých výkon žiarenia už dosiahol 6...9 kW.

V súčasnosti v USA západná Európa, Japonsko na trhu technologických laserov z hľadiska rastu objemov predaja vysokovýkonných pevnolátkových technologických laserov sú na prvom mieste.

Veľmi perspektívny je vývoj nových systémov na budenie aktívnych prvkov, kedy sa namiesto výbojok použijú diódy. Ide o takzvané diódovo pumpované pevnolátkové lasery.

Konštrukcia takéhoto lasera sa stáva kompaktnejším a spoľahlivejším v prevádzke, poskytuje dlhú životnosť a výrazné zvýšenie elektrooptickej účinnosti až o 10% a viac. V súčasnosti je priemyselná výroba diódovo čerpaných pevnolátkových laserov zvládnutá v širokom výkonovom rozsahu: od niekoľkých wattov až po niekoľko kilowattov.

Technologické lasery v pevnej fáze (YAG:Nd) majú kratšiu vlnovú dĺžku žiarenia (1,06 µm) na rozdiel od CO2 lasera (10,6 µm). To umožňuje použiť na zaostrovanie šošovky vyrobené z jednoduchého optického skla, zatiaľ čo CO 2 laser vyžaduje šošovky vyrobené z takých vzácnych materiálov, ako je arzenid gália, germánium, selenid zinku atď.

Vzhľadom na kratšiu vlnovú dĺžku žiarenia (YAG: Nd) lasera len

Veľmi dôležitou možnosťou je možnosť prenosu energie laserového žiarenia prostredníctvom flexibilných optických systémov na veľké vzdialenosti (až 100 m) s nízkymi stratami. Použitie flexibilných optických káblov umožňuje jednému alebo viacerým laserom súčasne vybaviť až šesť pracovísk. Zároveň je možné na každom z pracovísk vykonávať samostatné úkony, napríklad zváranie, rezanie a pod. produkty komplexného profilu a na ťažko dostupných miestach sa efektívne vykonávajú bez použitia špeciálne pohyblivých zariadení.

Treba tiež poznamenať, že efektívna účinnosť spracovania materiálu pevnolátkovým laserom výrazne prevyšuje hodnoty účinnosti pri zváraní, a to najmä pri povrchová úpravažiarenie z CO 2 oka.

Nová generácia pevnolátkových laserov, takzvaných diódových laserov, ktoré poskytujú veľmi vysoké hodnoty elektrooptickej účinnosti rádovo 30...60% a nízku rozmery, malá vlnová dĺžka žiarenia (rádovo 0,8 ... 0,9 mikrónov) s možnosťou transportu žiarenia flexibilnými svetlovodmi, vysoký výkon. Dá sa očakávať v najbližších rokoch rozšírené diódové lasery v technologických procesoch laserového zvárania av iných typoch laserové spracovanie materiálov.

Hlavné technické charakteristiky pevnolátkových laserov sú uvedené v tabuľke. 1. V posledné rokyČoraz väčšia pozornosť sa venuje vývoju pevnolátkových laserov, najmä diódovo čerpaných laserov.

Stôl 1. technické údaje pevnolátkové lasery.

Poznámka. Pre lasery všetkých typov je λ = 1,06 μm. dohovorov; A imp - energia v pulznom režime; d p ​​- priemer lúča; α - divergencia; P cf izl - priemerný výkon žiarenia; λ je vlnová dĺžka žiarenia; γ pulz - frekvencia opakovania pulzov žiarenia.

laser- kvantový generátor, zdroj koherentného monochromatického elektromagnetického žiarenia v optickej oblasti. Zvyčajne pozostáva z troch hlavných prvkov:

  • Zdroj energie (laserový „čerpací“ mechanizmus).
  • Pracovné telo lasera.
  • Systém zrkadiel ("optický rezonátor").
    Existovať veľký počet typy laserov, ktoré ako pracovné médium využívajú všetky agregované stavy hmoty. Niektoré typy laserov, ako napríklad lasery s farebným roztokom alebo polychromatické lasery v pevnej fáze, môžu generovať celý rad frekvencií (režimy optickej dutiny) v širokom spektrálnom rozsahu. Veľkosť laserov sa pohybuje od mikroskopických pre niektoré polovodičové lasery až po veľkosť futbalového ihriska pre niektoré lasery z neodýmového skla. Jedinečné vlastnosti laserového žiarenia umožnili ich využitie v rôznych odvetviach vedy a techniky, ako aj v bežnom živote, od čítania a zapisovania CD až po výskum v oblasti riadenej termonukleárnej fúzie.

Pevné lasery

Pevnolátkový laser pracuje na umelo pestovaných kryštáloch rubínu, ytria hliníkového granátu a na skle dopovanom vzácnym prvkom neodýmom. Sklenená alebo kryštalická tyčinka spolu s pulznou pumpovou lampou je obklopená reflektorom a umiestnená vo vnútri rezonátora - medzi dvojicou zrkadiel. Energia svetelného záblesku sa premení na laserový impulz. Prvý laser na báze rubínového kryštálu s dĺžkou 1 cm zostrojil v roku 1960 T. Maiman (USA).

Pevné lasery majú veľkú divergenciu lúča a sú menej univerzálne ako plynové lasery, ale v pulznom režime dobre gravírujú a režú kovy.

Nekovové materiály sa zle spracovávajú, pretože niektoré typy takýchto materiálov sú buď úplne alebo čiastočne transparentné pre laserové žiarenie. žiarenie je citlivejšie na nerovný povrch materiálu, preto sú často stroje na báze pevnolátkového lasera vybavené malými stolíkmi.

Pevné lasery na báze ytria hliníkového granátu. Čerpanie aktívneho prvku sa uskutočňuje vysokonapäťovými výbojkami, kontinuálnymi alebo impulznými. Vlnová dĺžka pevnolátkového lasera je 1 µm. Generačný režim môže byť kontinuálny alebo pulzný a existuje aj takzvaný pulzný režim obrieho Q-spínača.

Pevnolátkové lasery režú nekovové materiály oveľa horšie ako plynové, ale majú výhodu pri rezaní kovov - z toho dôvodu, že vlna 1 mikrónu sa odráža horšie ako vlna 10 mikrónov. Meď a hliník pre vlnovú dĺžku 10 mikrónov sú takmer dokonale odrážajúce médium. Ale na druhej strane je jednoduchšie a lacnejšie vyrobiť CO2 laser ako pevnolátkový.

Laser je zariadenie na zosilnenie svetla stimulovanou emisiou obsiahnutou v UV, IR a viditeľných oblastiach elektromagnetického žiarenia. Lasery, ktoré generujú elektromagnetické vlny v cm sú masery.

Typy:

- Klasifikácia podľa druhu použitého média: pevné skupenstvo, plynné, polovodičové, kvapalné

- Presnejšia klasifikácia zohľadňuje aj spôsoby čerpania: optické, tepelné, chemické, elektroionizačné

- Podľa druhu práce: nepretržitá a impulzívna

Zariadenie:

Aktívne prostredie (v mačke sa vytvárajú stavy s inverziou populácie)

Čerpací systém (zariadenie na vytváranie inverzie v aktívnom médiu)

Optický rezonátor (mačacie zariadenie vytvára odchádzajúci fotónový lúč)

Princíp činnosti pevnolátkového lasera

Rubínovým kryštálom je oxid hlinitý A12O3, v kryštálovej mriežke ktorého sú niektoré atómy Al nahradené trojmocnými iónmi Cr (0,03 a 0,05 % iónov chrómu pre ružový a červený rubín). v tomto prípade uveďte, buď je možný spätný spontánny prechod, ak k nemu dôjde, je okamžitý, alebo prechod do 2. energie. úrovni je takýto prechod najpravdepodobnejší.V tomto prípade prebytočnú energiu prenáša atóm Rb.V tomto stave môže byť excitovaný atóm chrómu umiestnený oveľa ďalej (t = 10-3s). Pri spontánnom prechode t=10-8. Spontánny prechod jedného z atómov vyvolá nútený prechod susedných atómov do základného stavu. Takto stimulované žiarenie sa bude šíriť a hromadiť po celom objeme kryštálu.

SOLID-STATE LASER-laser, v Krom aktívne médium sú aktívne. dielektrikum kryštály a sklá alebo dielektrikum. kryštály s vlastnými bodovými defektmi. Ióny prvkov vzácnych zemín alebo ióny skupiny železa zvyčajne slúžia ako aktivátory kryštálov a skiel. Vlastné bodové defekty v kryštáloch vznikajú pod vplyvom ionizátorov. alebo aditívnym farbením. energie úrovne aktivátorov alebo vnútorných defektov sa používajú na vytvorenie inverznej populácie (pozri obr. kvantová elektronika).

Podľa existujúcej tradície sú lasery na báze polovodičových kryštálov zaradené do špeciálnej triedy (pozri obr. polovodičový laser) vzhľadom na ich vlastné špecifiká excitácie a tvorby populačnej inverzie pri prechodoch medzi povolenými energeticky. zóny (pozri zónová teória). Populačná inverzia v aktívnom prostredí T. l. dosiahnuté optické. pumpovanie-osvetlenie aktívneho prvku (AE) špec. lampy, slnečné žiarenie, pyrotechnické žiarenie. zariadení alebo žiarenia iných laserov, najmä polovodičových.

Generácia T. l. vykonávané podľa troj- alebo štvorúrovňovej schémy (pozri. Čerpanie).AE týchto laserov má zvyčajne tvar kruhového valca alebo pravouhlej tyče. oddielov. Niekedy sa používajú aj AE zložitejších konfigurácií. Naíb. Rozšírila sa konštrukcia T. l., v ktorej je valcový AE spolu s výbojkou s plynovou výbojkou umiestnený v komore iluminátora, ktorá koncentruje žiarenie výbojky v AE. V dôsledku viacnásobných odrazov žiarenia čerpadla od vnútorného. na povrchu osvetľovacej komory sa dosiahne jej úplnejšie pohltenie v AE. Používajú sa iluminátory, v ktorých jedna pumpová lampa pracuje na niekoľkých AE alebo naopak jedna AE je pumpovaná niekoľkými alebo viacerými lampami. Rozsah vlnových dĺžok generácie T. l. siaha od UV po stredné IR. T. l. pracovať v impulznom, kontinuálnom a kvázi kontinuálnom režime (pozri laser V existujúcich T. l. generačný výkon v nepretržitom režime môže dosiahnuť 1-3 kW pri sp. energetický výkon ~ 10 W z 1 cm 3 aktívneho média pri účinnosti ~ 3 %. St výkon 10 3 W pri frekvencii opakovania impulzov do 100 Hz sa realizuje v T. l. pulzovo-periodický. akcie v režime voľného generovania s trvaním impulzu 10 -3 10 -4 s.

T. l. úspešne fungujú v modulačnom režime, ktorý umožňuje generovať obrovské impulzy, ktorých trvanie a energia závisí od rýchlosti zapínania uzávierky a vlastností aktívneho média. Zvyčajné hodnoty pre trvanie takýchto impulzov sú (1 - 10) . 10-8 s. Ich špičkový výkon je obmedzený optikou. aktívnych a pasívnych prvkov, čo zvyčajne predstavuje ~ 5 10 2 MW na 1 cm 2 plochy. Objemová optická pevnosť laserových materiálov je zvyčajne vyššia. Q-spínanie rezonátora sa vykonáva pasívne (saturovateľné absorbéry) aj aktívne (elektro- a akusticko-optické modulátory). Niekedy používané a mechanické. modulátory, napr. otočný hranol.

Veľký pomer šírky zosilňovacieho obvodu T. l. a intermodová frekvencia (~ 10 3) umožňuje celkom jednoducho implementovať režim uzamknutia režimu a získať ultrakrátke impulzy s trvaním 10 -11 - 10 -13 s, obmedzené vzájomnou šírkou zosilňovacej čiary. Rovnako ako modulácia, uzamknutie režimu v T. l. vykonávané aktívne aj pasívne. T. l. môže pracovať aj v režime zosilňovača žiarenia. Zároveň koeficient lineárny zisk môže dosiahnuť hodnotu 0,5-0,7 cm -1.

Laserový efekt deteguje veľký počet rozkladov. kryštály a poháre (niekoľko stoviek), ale v skutočnosti prevádzkuje T. l., ktorý našiel praktické. aplikácie je oveľa menej. Medzi nimi je rubínovo-kryštálový laser, prvý laser na svete, ktorý v roku 1960 vytvoril T. Maiman (USA).

Rubín je kryštál korundu Al 2 O 3 s prímesou (0,05 %) iónov Cr 3+ nahrádzajúcich kryštál-lich. mriežka iónov Al. Rubínový laser funguje podľa trojúrovňovej schémy, v ktorej je hlavná úroveň 1. stav 4 ALE 2, vrstva 2 - pruh 4 F 2 a 4 F 1, úroveň 3 - dublet 2 E. Vysokovýkonné rubínové lasery využívajú okrúhle tyče pr. 2 cm a dĺžka. 20-30 cm Typický režim prevádzky je pulzný, implementované je aj Q-spínanie, blokovanie režimu, zosilnenie výkonu. Vlnová dĺžka rubínového lasera je 0,7 μm.

Naíb. bežný aktivátor materiálov pre T. l. sú ióny Nd3+ (pozri neodýmový laser). Lasery na báze silikátových a fosfátových skiel s neodýmom sú široko používané vo vede a technike (pozri Ref. Laserové okuliare), ktoré generuje žiarenie v oblasti 1,05 μm. Hlavná Účelom laserov na báze skla je generovanie vysokovýkonných jednotlivých impulzov. Glass AE sa vyznačujú vysokou optickou účinnosťou. kvalita, môže mať pri danom tvare prvku veľký objem. Lasery s fosfátovým sklom s neodýmom generujú impulzy s najsilnejšou generáciou. Takže v zariadení "NOVA" (USA) je celkový objem AE 2 10 6 cm 3, boli získané impulzy s energiou 4 10 4 J, trvanie ~10 -9 s, čo zodpovedá sile 4. 10 13 utorok. V druhej (10,53 µm) a tretej (10,35 µm) harmonickej hlavnej frekvencie. prechod s rovnakým trvaním impulzu, energia je 2 10 4 J.

Naíb. široko používaný kryštalický. matrica s Nd 3+ je kryštál ytria-hlinitého granátu (YAG-Nd 3+), to-ry v naib. stupňa sa stretáva s modernou. požiadavky kvantovej elektroniky a jej aplikácií. Potrebné spektrálno-luminiscenčné vlastnosti tohto kryštálu sa úspešne spájajú s jeho vysokou mechanickou pevnosťou. pevnosť, tvrdosť, významné (0,13 W / cm K); Lasery YAG-Nd 3+ pracujú vo všetkých vyššie uvedených režimoch. Práve na nich boli získané rekordné kapacity kontinuálnej výroby. Generácia vlnových dĺžok YAG-Nd 3+ -laser na báze. prechod neodýmu l g = 1,064 μm. Typické rozmery AE sú od 350 mm do 10120 mm.

Uplatnenie nachádzajú aj kryštály hlinitanu ytria (YAlO 3 -Nd) a fluoridu lítneho a ytria (LiYF 4 - Nd 3+). Kryštály hlinitanu ytria sú preferované pred kryštálmi YAG-Nd3+ na modulačnú prevádzku. akostný faktor, ktorý je spojený s nižšou hodnotou prierezu hlavnej. generácie prechodu a následne s poklesom vplyvu superluminiscencie a možnosti akumulácie väčšej energie na hornej laserovej úrovni.

Rozlišovať. znaky kryštálu fluoridu lítneho a ytria s neodýmom sú negatívne. magnitúda a malé abs. hodnota b= dn/dT- teplotný koeficient index lomu n(b \u003d - 4,3, 10 -6 K -1 pre p-polarizáciu a b \u003d -2,2 10 -6 K -1 pre s-polarizáciu; pre kryštál YAG napríklad b \u003d 7,3 10 - 6 K -1). Táto okolnosť výrazne oslabuje prejavy termooptiky. efekty, najmä efekt indukovanej termo-optické. šošovky, čo zvyšuje priestorový jas laserového žiarenia. Generačná vlnová dĺžka lasera na báze kryštálu LiYF 4 -Nd 3+ je posunutá oproti generačnej vlnovej dĺžke lasera YAG-Nd 3+ na stranu krátkovlnnej dĺžky (l g = 1,053 μm pre s-polarizáciu a l g = 1,047 pre p-polarizáciu), čo umožňuje eff. prevádzka takéhoto lasera so zosilňovačom na báze skla. Účinnosť neodymových laserov založených na týchto kryštáloch spravidla nepresahuje 2–4 % vo voľnobežnom režime a 2 % v režime Q-spínania.

Nové možnosti iónov trojmocného chrómu ako aktívnych častíc TL. sa objavil v kryštáloch alexandritu (BeAl 2 O 4). Na rozdiel od rubínového kryštálu dochádza k tvorbe iónov Cr 3+ v alexandrite nielen na nulovej fonónovej prechodovej línii 2 E- 4 ALE 2, ale aj na elektronické oscilovanie. prechod 4 F 2 - 4 A 2. Zároveň T. l. pracuje podľa štvorúrovňovej schémy a umožňuje plynulé ladenie generačnej vlnovej dĺžky. Typický rozsah ladenia: 730-803 nm.

Charakteristickým znakom alexandritového kryštálového lasera je zlepšenie energie. charakteristiky s ohrevom AE nad izbovú teplotu, čo je spôsobené nárastom hodnoty eff s teplotou. generačná sekcia. prechod. Zahrievanie AE v tomto laseri vedie aj k rozšíreniu rozsahu ladenia generačnej vlnovej dĺžky na stranu dlhovlnných dĺžok. Alexandritovo-kryštálový laser tiež funguje vo všetkých vyššie uvedených režimoch, vrátane režimu s vysokými otáčkami. výkon, ktorý je uľahčený vysokou tepelnou vodivosťou tohto kryštálu (0,23 W / cm K).

Hladké ladenie vlnovej dĺžky generácie zabezpečuje laser na kryštáliku korundu s titánom (Al 2 O 3 - Ti 3+). Typický rozsah ladenia: 700-1024 nm. Malá životnosť excitovaného stavu Ti 3+ (3 μs) pri izbovej teplote spôsobuje, že čerpanie lampy tohto lasera je neefektívne. Čerpanie Al 2 O 3 -Ti 3+ lasera sa spravidla uskutočňuje buď cw argónovým laserom alebo impulzmi druhej harmonickej neodýmového lasera. V tomto prípade môže účinnosť transformácie laserového čerpacieho žiarenia na generovanie titánových iónov prekročiť 20%.

Ladenie generačnej vlnovej dĺžky v širokom spektrálnom rozsahu sa vykonáva v laseroch na báze farebných stredov (pozri obr. Farebné stredové lasery), ktoré tiež zvyčajne pracujú s čerpaním iným laserom.

Na stvorenia. zvýšenie účinnosti T. l. citovali realizáciu donorových schopností iónov Cr3+ v porovnaní s trojmocnými iónmi prvkov vzácnych zemín (pozri. senzibilizovaná luminiscencia) v kryštáloch granátu. Vysoká izomorfná kapacita týchto kryštálov pre ióny vzácnych zemín a ióny skupiny železa umožňuje zavedenie požadovaných koncentrácií oboch typov častíc bez ohrozenia optiky. kvalita kryštálov (viď izomorfizmus). Energetické špecifiká. Štruktúra iónov Cr 3+ v kryštáloch granátu poskytuje úplný a rýchly prenos energie z jeho elektronických oscilácií. pásy na horných laserových úrovniach iónov vzácnych zemín.

Do rodiny granátov obsahujúcich chróm, pracujúcich na hlavnom. prechod neodýmu v oblasti 1,06 μm, predovšetkým kryštály granátov gadolínium-scandium-gálium (GSGG), ytrium-scandium-gálium (IGG) a gadolínium-scandium-hliník (GSAG). Tieto kryštály sú navrhnuté pre pulznú a pulzne periodickú prevádzku. V laseri na báze kryštálu HSHG-Cr 3+ -Nd 3+ vo voľnobežnom režime v oblasti pumpy 1–3 J sa dosahuje účinnosť 6 %. Na kryštáli ICGG-Cr 3+ -Nd 3+ pri čerpaní 200 J abs. účinnosť dosahuje 10 % v režime voľnej výroby. ISGG-Cr 3+ -Nd 3+ -laser v Q-spínanom režime a frekvenciou opakovania pulzu až 50 s -1 poskytuje abs. účinnosť 6% pri energii na impulz 0,4 J, ktorá je obmedzená optikou. pevnosť konca AE. Vlnová dĺžka žiarenia tohto lasera (1,058 μm) je v dobrej zhode so zosilňovacím obvodom z fosfátového skla s neodýmom, čo umožňuje efektívne využiť túto dvojicu v systéme: hlavný oscilátor - zosilňovač. Kryštál GSAG-Cr 3+ -Nd 3+ má spektrálne a luminiscenčné vlastnosti podobné vlastnostiam kryštálov HSHG-Cr 3+ -Nd 3+ a IGG-Cr 3+ -Nd 3+. V tomto prípade sa tepelná vodivosť tohto kryštálu (0,11 W/cm K) približuje tepelnej vodivosti kryštálu YAG.

Dlhovlnný ef. generácie T. l. s pumpovaním lampy (pri izbovej teplote) 33,5 µm. Pri nižších energiách. medzier, pravdepodobnosť multifonónových nežiarivých prechodov sa ukazuje ako významná skôržiarenia, ktoré spôsobuje malé hodnoty kvantového výťažku a životnosti excitovaného stavu. Túto vlnovú dĺžku zabezpečuje napríklad prechod 4 ja 11/2 4 ja 13/2 iónov erbia (Er 3+). Na kryštáloch YAG-Er 3+ a ICGG-Cr 3+ -Er 3+ sa dosiahlo generovanie žiarenia iónmi Er 3+ pri čerpaní lampy s účinnosťou presahujúcou 1 %. V prvom prípade je generačná vlnová dĺžka l g = 2,94 μm; v druhom lg = 2,79 um. Bol implementovaný režim Q-spínania s frekvenciou opakovania impulzov až 100 s -1.

Vývoj polovodičových laserov sľuboval ich použitie na čerpanie T. l. Polovodičové lasery (PL) na báze monokryštálov arzenidu gália zmenou zloženia umožňujú získať generovanie v oblasti 0,751 μm, čo umožňuje efektívne vybudenie generovania na Nd 3+, Tm, Ho 3+, Er 3+ a Yb3+ ióny. Čerpanie PL žiarením je blízke rezonančnému, čo znamená. stupňa odstraňuje problém indukovanej termiky. skreslenie v AE a umožňuje relatívne ľahko dosiahnuť extrémne vysokú smerovosť laserového lúča. Kontinuálna tvorba bola získaná na iónoch Ho 3+ (l g 2,1 μm), Tm 3+ (l g 2,3 μm), Er 3+ ( l g 2,9 µm), ako aj rozklad. prechody iónov Nd 3+. Prahová hodnota laserového žiarenia vzhľadom na výkon čerpadla v niektorých prípadoch predstavuje niekoľko miliwattov. Takže napríklad prah generovania na Ho 3+ iónoch v kryštáli YAG-Tm 3+ -Ho 3+ je 4 MW a prah generovania na hlavnom. prechod iónov Nd 3+ v skle nepresahuje 2 mW. Generovanie druhej harmonickej bolo dosiahnuté na množstve kryštálov s neodýmom. Na základe V neodymovom prechode sú implementované režimy Q-switching a mode-locking. Celková účinnosť neodýmového cw lasera čerpaného PB žiarením pri generačnej vlnovej dĺžke 1,06 μm dosahuje 20 %.

T. l. pumped PL spája výhody pevnolátkových a polovodičových laserov. V skutočnosti aktívne médium T. l. je ef. PL koncentrátor žiarenia z hľadiska spektra, času a priestoru. Očakáva sa rýchly rozvoj tejto oblasti laserovej konštrukcie.

Vývoj T. l., pracujúci vo vysokej porov. výkonu (rozsahy subkilowattov a kilowattov), ​​je spojená s výmenou valcových AE za pravouhlé, v ktorých prechádza laserové žiarenie, ktoré sa opakovane odráža od bočných plôch AE. V tomto prípade sa heterogenita rozkladá. Príroda, vyvolaná čerpaním, sa ukazuje ako kompenzovaná a má malý vplyv na kvalitu výstupného lúča.

Prihlášky T. l. mimoriadne pestrá. Ide o laserovú techniku ​​(zváranie, rezanie a pod.), technológiu elektronických zariadení, medicínu, lokalizáciu lasera, systémy na sledovanie zloženia atmosféry, optické. spracovanie informácií, integrovaná a vláknová optika, laserová spektroskopia, laserová diagnostika plazmy a riadenej termonukleárnej fúzie, laserová chémia a laserová separácia izotopov, nelineárna optika, vysokorýchlostná fotografia, laserové gyroskopy, seizmografy a iné presné fyzikálne. spotrebičov.

Lit.: 1) Príručka laserov, prekl. z angličtiny, vyd. A. M. Prokhorova, zväzok 1, M., 1978, kap. 11 - 15; 2) Karlov N.V., Lectures on Quantum Electronics, 2. vyd., M., 1988; 3) A. M. Prochorov, Nová generácia pevnolátkových laserov, UFN, 1986, v. 148, s. 7; 4) Prokhorov A. M., Shcherbakov I. A., Lasery na báze kryštálov granátov vzácnych zemín s chrómom, Izv. 1341; 5) OSA Proceedings on Advanced Solid-State Lasers. 7. - 10. februára 1994 v Salt Lake City, UT, v. 20. I. A. Ščerbakov.

Pevný laser je laser, ktorý aktívnym prostredím sú aktivované dielektrické kryštály a sklá alebo dielektrické kryštály s vlastnými bodovými defektmi. Ióny prvkov vzácnych zemín alebo ióny skupiny železa zvyčajne slúžia ako aktivátory kryštálov a skiel. Vnútorné bodové defekty v kryštáloch vznikajú vplyvom ionizujúceho žiarenia alebo aditívnym zafarbením. Energetické hladiny aktivátorov alebo vnútorných defektov sa používajú na vytvorenie inverznej populácie.

Lasery sú široko používané na rubínový kryštál - oxid hlinitý (Al 2 O 3), v ktorom je asi 0,05 % atómov hliníka nahradených iónmi chrómu Cr 3+, na ytriový hliníkový granát (Y 3 Al 5 O 12), na sklách s prímesou iónov neodýmu (Nd 3+), terbia (Tb 3+), yterbia (Yb 3+) atď. Viac ako 250 kryštálov a asi 20 skiel poskytuje stimulovanú emisiu rôznych frekvencií.

Rozsah vlnových dĺžok pevnolátkových laserov siaha od UV po strednú IR oblasť. pracovať v pulznom, kontinuálnom a kvázi kontinuálnom režime.

Generovanie pevnolátkových laserov sa uskutočňuje podľa troj- alebo štvorúrovňovej schémy. Aktívny prvok týchto laserov je zvyčajne vo forme kruhového valca alebo obdĺžnikovej tyče. Niekedy sa používa aj aktívny prvok zložitejších konfigurácií. Najpoužívanejšia konštrukcia pevnolátkových laserov, pri ktorej je valcový aktívny prvok spolu s výbojkou plynovej výbojky umiestnený v komore iluminátora, ktorý koncentruje žiarenie výbojky do aktívneho prvku. Vďaka viacnásobným odrazom žiarenia pumpy od vnútorného povrchu komory iluminátora sa dosiahne jeho úplnejšia absorpcia do aktívneho prvku. Používajú sa iluminátory, v ktorých jedna pumpová lampa pracuje na viacerých aktívnych prvkoch alebo naopak jeden aktívny element je pumpovaný viacerými alebo viacerými lampami.

Rozsah vlnových dĺžok pevnolátkových laserov siaha od UV po strednú IR oblasť. Pevné lasery pracujú v pulzných, cw a kvázi-cw režimoch. Pri existujúcich pevnolátkových laseroch môže dosahovať generačný výkon v režime cw 1–3 kW pri mernom výkone energie ~ 10 W na 1 cm 3 aktívneho média s účinnosťou ~ 3 %. Priemerný výkon 10 3 W pri frekvencii opakovania impulzov do 100 Hz sa realizuje v opakovane impulzných pevnolátkových laseroch vo voľnobežnom režime s dobou trvania impulzu 10 -3 10 -4 s.

Pevnolátkové lasery zaujímajú vo vývoji laserov jedinečné miesto. Ide o zariadenia s jednoduchou údržbou, ktoré sú schopné generovať energiu s vysokým výkonom.

LED diódy, lampy a iné lasery možno použiť na čerpanie lasera v pevnej fáze. Pevnolátkové lasery čerpané diódami sa nazývajú DPSS – diódami čerpané polovodičové lasery.