لیزرهای حالت جامد

مخفف:SSL
تعریف: لیزرهای بر پایه ی محیط بهره حالت جامد( معمولا بلورها یا شیشه های آلاییده با یون هستند).
لیزرهای حالت جامد لیزرهایی هستند که محیط بهره آنها موادی مثل شیشه ها یا بلورهایی است که با یون های خاکی نادر یا یونهای فلزی واسط[۱] آلاییده شده اند یا لیزرهای نیمه هادی هستند.( اگرچه لیزرهای نیمه هادی در اصل دارای اجزای حالت جامدی است، ولی اغلب زیرمجموعه ی لیزرهای حالت جامد نمی شوند)
لیزرهای حالت جامدی که یون در آن آلاییده شده است ( بعضی مواقع همچنین به لیزرهای عایق دوپ شده نیز نامیده می شوند)، می توانند در قالب لیزرهای حجمی[۲]، لیزرهای فیبری یا دیگر لیزرهای موجبر ساخته شوند.
لیزرهای حالت جامد می توانند توان های خروجی بین چند میلی وات و ( در انواع توان بالا) چندین کیلو وات تولید کنند.

دمش اپتیکی و ذخیره سازی انرژی 
دمش بیشتر لیزرهای حالت جامد با فلش لامپ ها یا لامپ های قوسی و به صورت اپتیکی صورت می‌گیرد. این چنین منابع دمش  نسبتا ارزان قیمت هستند و می توانند توان های خیلی بالایی را فراهم آورند. گرچه آنها دارای بازده توان نسبتا پایین، طول عمر متوسط و اثرات دمایی زیادی مثل عدسی سازی گرمایی در محیط بهره هستند. برمبنای چنین دلایلی، لیزرهای دیودی اکثرا برای دمش لیزرهای حالت جامد استفاده می شوند. این چنین لیزرهای حالت جامد دمش دیودی ( لیزرهای DPSS، همچنین معروف به لیزرهای تماما حالت جامد) مزایای زیادی مثل چیدمان جمع و جور، طول عمر بالا و کیفیت باریکه ی خیلی خوب در اغلب آن ها، دارند. بنابراین بازارهای آن ها به شدت فزاینده‌ای رو به گسترش است.
گذارهای لیزری بلورها یا شیشه های آلاییده با خاک های نادر یا فلزات واسطه معمولا گذارهای مجاز خیلی ضعیف هستند. به عبارت دیگر، گذارهایی با قدرت نوسان خیلی کم که منجر به طول عمر گسیل تراز بالای طولانی می شود( دارای طول عمر تراز بالای میکروثانیه یا میلی ثانیه می باشند). به عنوان مثال، یک بلور لیزر که تحت دمش با توان ۱۰ وات است و طول عمر تراز بالایی ۱ میلی ثانیه دارد می تواند انرژی در حدود ۱۰ میلی ژول ذخیره کند. اگرچه ذخیره انرژی برای تولید پالس نانوثانیه مفید است ولی همچنین در لیزرهای موج پیوسته زمانی که منبع دمش روشن می شود می تواند منجر به پدیده غیر مطلوب اسپایک[۳] شود.

 

 

 

شکل۱: چیدمان معمول لیزرهای حجیم حالت جامد، تبدیل نور دمش( آبی) به نور لیزر( قرمز): در انواع دمش از

انتها ( بالایی) و دمش از کنار( پایینی).

تولید پالس
طول عمر بالای تراز بالایی لیزر، لیزرهای حالت جامد را برای Q سویچ مناسب می سازد: بلور لیزر می تواند به راحتی یک مقدار از انرژی را که در موقع پالس نانوثانیه آزاد می کند را ذخیره کند و این منجر به بیشینه توان با چندین مرتبه بالاتر از توان میانگین بدست آمده می شود. بنابراین لیزرهای حجیم می توانند به پالس هایی با انرژی میلی ژول و بیشینه توان مگاوات برسند.
در عملکرد قفل مدی، لیزرهای حالت جامد می توانند پالس های فوق کوتاه با پهنای اندازه گیری شده ی پیکوثانیه یا فمتوثانیه( کمترین ۵ فمتوثانیه، بدست آمده از لیزر تیتانیوم سافایر) تولید کنند. در مورد قفل مدی انفعالی اگر با محاسبات مناسب Q سویچ های ناپایدار حذف نشوند آنها تمایل به ناپایداری Q سویچ دارند.

کوک پذیری طول موجی 
در مورد قابلیت کوک پذیری طول موج، انواع دیگر لیزرهای حالت جامد موجود است. اکثر بلورهای لیزری که دارای آلایش عناصر خاکی کمیاب هستند، مانند Nd:YAG، Nd:YVO4 پهنای باند نسبتا باریکی در حدود ۱ نانومتر یا کمتر دارند، بنابراین کوک پذیری تنها در بازه ی نسبتا محدودی امکان پذیر است. به بیان دیگر، محدوده کوک پذیری ده ها نانومتر و بیشتر با شیشه های دارای آلایش عناصر خاکی کمیاب و به خصوص بلورهای دارای آلایش فلزات واسطه مثل یاقوت تیتانیوم[۴]، Cr:LiSAF و Cr:ZnSe( لیزرهای ارتعاشی) امکان پذیر است.

انواع لیزرهای حالت جامد
نمونه‌هایی از انواع مختلف لیزرهای حالت جامد عبارت است از: