لیزر حالت جامد
در این نوع لیزر ،
ماده فعال ایجاد کننده لیزر ، یک
یون فلزی است که با غلظت کم در شبکه یک
بلور یا درون
شیشه ، به صورت ناخالصی قرار داده شده است. فلزاتی که برای این منظور به کار می‌روند عبارتند از :
ازمهمترین
لیزرهای حالت جامد می‌توان از
لیزر یاقوت که یک
لیزر سه ترازی است و لیزرهای نئودنیوم (Nd:glass , Nd:YAG) می‌توان نام برد.
ماده فعال در این سیستمها یک
گاز است که به صورت خالص یا همراه با گازهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. بعضی از این مواد عبارتنداز :
نئون به همراه هلیوم (
لیزر هلیم_نئون) ،
دی اکسید کربن به همراه
نیتروژن و هلیوم ،
آرگون ،
کریپتون ،
هگزا فلورئید و ...
از مایعات به کار رفته در این نوع لیزرها اغلب به منظور تغییر
طول موج یک لیزر دیگر استفاده می‌شود. (
اثر رامان). بعضی از این مواد عبارتند از :
تولوئن ،
بنزن و
نیتروبنزن. گاهی محیط فعال برخی از این لیزرها را محلولهای برخی
ترکیبات آلی رنگین از قبیل مایعاتی نظیر
اتانول ،
متانول یا
آب تشکیل می‌دهد. این رنگها اغلب جز
رنگهای پلی‌متین یا
رنگهای اگزانتین و یا
رنگهای کومارین هستند.
لیزر نیم رسانا
این نوع لیزرها به
لیزر دیود و یا لیزر تزریقی نیز معروفند.
نیم رساناها از دو ماده که یکی کمبود
الکترون داشته ، (
نیم رسانای نوع p) و دیگری الکترون اضافی دارد، (
نیم رسانای نوع n) تشکیل شده‌اند. وقتی این دو به یکدیگر متصل می‌شوند، در محل اتصال ناحیه‌ای به نام منطقه
اتصال p_n به وجود می‌آید. آن منطقه جایی است که عمل لیزر در آن رخ می‌دهد.
الکترونهای آزاد از ناحیه n و از طریق این منطقه به ناحیه p مهاجرت می‌کنند. الکترون هنگام ورود به منطقه اتصال ، انرژی کسب می‌کند و هنگامی که می‌خواهد به ناحیه p وارد شود، این انرژی را به صورت
فوتون از دست می‌دهد. اگر ناحیه p به قطب مثبت و ناحیه n به قطب منفی یک منبع الکتریکی وصل شود، الکترونها از ناحیه n به ناحیه p حرکت کرده و باعث می‌شوند تا در منطقه اتصال ، غلظت زیادی از
مواد فعال به وجود آید. با از دست دادن فوتون ،
تابش الکترومغناطیسی حاصل می‌گردد.
چنانچه دو انتهای منطقه اتصال را صیقل دهند، آنگاه یک
کاواک لیزری بوجود خواهد آمد. اصولا این نوع لیزرها را طوری می‌سازند که با استفاده از
ضریب شکست دو جز p و n ، کار تشدید پرتو لیزر انجام شود. یکی از نقاط ضعف
لیزرهای نیم رسانا همین است، زیرا با تغییر
دما ، میزان ضریب شکست و به دنبال آن خواص پرتو حاصله ، تفاوت خواهد کرد. به همین دلیل لیزرهای دیودی نسبت به تغییرات دما بسیار حساس هستند.
در یک نوع از این لیزرها از
بلور گالیم_آرسنید استفاده می‌شود که در آن
تلوریم و
روی به عنوان ناخالصی وارد می‌شوند. هنگامی که در بلور فوق به جای برخی از اتمهای
آرسنیک ، اتم تلوریم قرار داده شود، جسم حاصل نیم رسانایی از نوع n برده و وقتی که اتمهای روی مستقر می‌گردند، ماده بدست آمده از خود خاصیت نیم رسانای p را نشان خواهد داد.
در این نوع لیزرها ، تغییرات انرژی حاصل از یک
واکنش شیمیایی باعث برانگیزش بعضی از فراورده‌ها و در نتیجه
وارونگی جمعیت می‌شود که به دنبال آن عمل لیزر اتفاق می‌افتد. تجزیه
هالید نیتروزیل (
) و
توسط
نور را می‌توان به عنوان مثال ذکر نمود. در تجزیه هالید نیتروزیل
و در تجزیه
،
برانگیخته می‌شود.
می‌تواند
کلر یا
برم باشد.
به دلیل وجود
تابشهای فلورسانس پرشدت حاصل از بعضی
ترکیبات کی‌لیتی لانتانیدها ، استفاده از این سیستمها چندان مورد توجه نبوده است. این ترکیبات ایجاد
پرتو لیزر را ممکن ساخته است. یکی از مکانیسمهای پیشنهادی برای این فرایند آن است که ابتدا
لیگاند برانگیخته شده و سپس یک جهش بدون تابش درون مولکولی به تراز برانگیخته
فلز صورت گیرد و به دنبال آن یون فلزی با گسیل تابش فلورسانس به تراز پایه برمی‌گردد.
این تابش سرچشمه پرتو نور لیزر است.
β- دی‌کتونها از جمله لیگاندهایی هستند که با
لانتانیدها تولید ترکیبات کی‌لیتی می‌نمایند. در چنین سیستمهایی می‌توان با استفاده از یونهای فلزی گوناگون ،
لیزرهای کنترل شده به دست آورد. لکن نیاز به درجه حرارت پایین جهت تامین کارایی خوب ، از توجه و مطالعه در مورد این سیستمها کاسته است.
مباحث مرتبط با عنوان
