หลักการและการประยุกต์ใช้เลเซอร์ 589nm

เลเซอร์สีเหลือง 589nmด้วยความยาวคลื่น 589 นาโนเมตรสามารถใช้ใน optogenetics, เลเซอร์โซเดียมบีคอน, อุณหภูมิและเรดาร์เลเซอร์เลเซอร์, เลเซอร์รามัน, โพลาไรซ์นิวเคลียร์แบบไดนามิก, ภูมิทัศน์เมือง, การวิจัยทางวิทยาศาสตร์

หลักการทางกายภาพของเลเซอร์ 589nm

1. ความสัมพันธ์ระหว่างสายโซเดียม d และความยาวคลื่น 589nm

พื้นฐานทางกายภาพหลักของเลเซอร์ 589nm คือการเปลี่ยนระดับพลังงานของอะตอมโซเดียม . อิเล็กตรอนด้านนอก (3S → 3p) ของอะตอมโซเดียมจะผลิตเส้นสเปกตรัมสองเส้นเมื่อ deexcited, โซเดียม D เส้น D:

D₁ Line: 589.6nm (3p¹p₁/₂→3s¹s₁/₂)

D₂ Line: 589.0nm (3p¹p₃/₂→3s¹s₁/₂)

เนื่องจากเส้นสเปกตรัมทั้งสองนี้อยู่ใกล้มาก (เพียง 0 . ความแตกต่าง 6nm) พวกเขามักจะเรียกว่าแสงโซเดียมสีเหลือง 589nm . ลักษณะการสั่นพ้องของความยาวคลื่นนี้ด้วยโซเดียมอะตอม

2. เงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการสร้างเลเซอร์

ในการสร้างเลเซอร์ 589nm เสถียรต้องพบกับเลเซอร์สามองค์ประกอบ:

การปล่อยมลพิษที่ถูกกระตุ้น: อะตอมโซเดียมหรืออิเล็กตรอนใน Gain Media (เช่น ND: YAG) ถูกสร้างขึ้นเพื่อข้ามไปยังระดับพลังงานสูงผ่านการสูบน้ำภายนอก (เช่นแสงหรือกระแส) .

การผกผันของอนุภาค: จำนวนอนุภาคระดับพลังงานสูงสูงกว่าจำนวนระดับพลังงานต่ำในตัวกลางเลเซอร์ (เช่นคริสตัลหรือสีย้อมนีโอไดเมียมที่มีความยาวและสีย้อม) เพื่อขยายแสงของความยาวคลื่นเฉพาะ .}}}}

เรโซแนนท์โพรง: ระบบตอบรับแบบออปติคัลประกอบด้วยตัวสะท้อนแสง (เช่นเลเซอร์ DPSS หรือเลเซอร์สีย้อม) ที่หน้าจอและปรับปรุงโหมดใกล้ 589nm .}

3. เทคโนโลยีการแปลงความถี่ (วิธีการออปติคัลแบบไม่เชิงเส้น)

เนื่องจากเป็นการยากที่จะสร้างเลเซอร์ 589nm โดยตรงจึงมักใช้เทคโนโลยีการแปลงความถี่ไม่เชิงเส้น:

Nd: YAG เลเซอร์ปล่อยแสงความถี่พื้นฐาน 1064NM .}

ความถี่สองเท่า (SHG): แปลงเป็น 532NM (ฮาร์มอนิกที่สอง) ผ่านผลึกที่ไม่เชิงเส้น (เช่น LBO) .

Raman Shift: ใช้ Raman Media (เช่นไฮโดรเจนแรงดันสูงหรือผลึกแข็ง) เพื่อเปลี่ยนความถี่แสง 532nm เป็น 589nm .}

การรับรู้ทางเทคนิคของเลเซอร์ 589nm

ปัจจุบันเลเซอร์ 589nm ส่วนใหญ่ได้รับการยอมรับโดยโซลูชันทางเทคนิคสามประการต่อไปนี้แต่ละตัวมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง:

(1) เลเซอร์โซลิดสเตต (ND: YAG + การแปลงความถี่ไม่เชิงเส้น)

หลักการ:
ขั้นแรกเลเซอร์ ND: YAG สร้างแสงความถี่พื้นฐาน 1064NM .

มันถูกแปลงเป็นแสงสีเขียว 532nm ผ่านความถี่เป็นสองเท่าคริสตัล (เช่น LBO, BBO) .}

จากนั้นใช้การเปลี่ยนความถี่ Raman (เช่นเซลล์ไฮโดรเจนแรงดันสูงหรือคริสตัลรามานโซลิดสเตต) เพื่อแปลง 532Nm เป็น 589nm .}

ข้อดี:

พลังงานสูง (สูงถึงสิบวัตต์) ความเสถียรที่ดีเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูงเช่นดาวโซเดียมคู่มือ .}

เทคโนโลยีเป็นผู้ใหญ่และใช้กันอย่างแพร่หลายในหอสังเกตการณ์ (เช่น Keck และ VLT Telescopes) .

ข้อเสีย:

ระบบมีความซับซ้อนและต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำและการจัดตำแหน่งแบบออพติคอล .

ประสิทธิภาพการเปลี่ยนความถี่ของรามันต่ำ (โดยปกติ<50%) and the energy loss is large.

(2) เลเซอร์สีย้อม (ปรับได้ที่ 589nm)

หลักการ:

ใช้สีย้อมอินทรีย์ (เช่น rhodamine 6g) เป็นตัวกลางที่ได้รับและเอาท์พุท 589nm ผ่านการปรับแต่งตะแกรง .

ข้อดี:

ความยาวคลื่นสามารถปรับได้อย่างต่อเนื่องเหมาะสำหรับการวิจัยสเปกตรัมในห้องปฏิบัติการ .

สามารถจับคู่สายโซเดียม D ได้อย่างถูกต้อง (589 . 0/589.6NM)

ข้อเสีย:

สีย้อมนั้นง่ายต่อการลดลงและจำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นประจำและค่าบำรุงรักษาสูง .

กำลังขับอยู่ในระดับต่ำ (โดยปกติ<1W), and the stability is greatly affected by the pump source.

(3) เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ (การปล่อยโดยตรงหรือการตอบกลับโพรงภายนอก)

หลักการ:

ใช้ชิปเกนเซมิคอนดักเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ (เช่น Gainp/Algainp) รวมกับปริมาตร bragg grating (VBG) เพื่อล็อคความยาวคลื่น 589nm .}

ข้อดี:

ขนาดเล็กประสิทธิภาพสูงเหมาะสำหรับการใช้งานแบบพกพา (เช่นอุปกรณ์การแพทย์) .

ไม่จำเป็นต้องมีการแปลงความถี่ที่ซับซ้อนและการใช้พลังงานต่ำ .

ข้อเสีย:

ความยาวคลื่นได้รับผลกระทบอย่างง่ายดายจากอุณหภูมิและต้องการการรักษาเสถียรภาพความถี่ที่ใช้งานอยู่ (เช่นเทคโนโลยีการดูดซับความอิ่มตัวของสเปกโทรสโกปี) .

พลังของหลอดเดียวมี จำกัด (โดยปกติ<500mW), and high power requires multiple tubes to be combined.

ฟิลด์แอปพลิเคชันของเลเซอร์ 589nm

1. ออพติกแบบปรับตัวและการสังเกตทางดาราศาสตร์

(1) Sodium Guide Star (LGS)

หลักการ:

เลเซอร์เลเซอร์ 589nm ทำให้เลเยอร์อะตอมโซเดียม (บรรยากาศตรงกลาง) 90-100} km เหนือพื้นผิวโลกเพื่อผลิตดาวคู่มือเทียม .}

การทำงาน:

ให้การแก้ไขคลื่นแบบเรียลไทม์สำหรับกล้องโทรทรรศน์พื้นดินขนาดใหญ่ (เช่น Keck และ VLT) เพื่อชดเชยอิทธิพลของความปั่นป่วนในบรรยากาศ .}

ปรับปรุงความละเอียดการสังเกตอย่างมีนัยสำคัญ (ใกล้กับขีด จำกัด การเลี้ยวเบน) .

ข้อดี:

เมื่อเปรียบเทียบกับดาวคู่มือธรรมชาติดาวโซเดียมคู่มือสามารถสร้างขึ้นตามความต้องการและมีตำแหน่งที่ยืดหยุ่น .

ใช้กับพื้นที่สังเกตการณ์ที่ไม่มีดาวสว่าง (เช่นพื้นที่มืดของทางช้างเผือก) .

(2) แอปพลิเคชันขยาย

ระบบคู่มือหลายเลเซอร์สตาร์: เลเซอร์ 589nm หลายตัวทำงานร่วมกันเพื่อแก้ไขความผิดเพี้ยนของมุมมองขนาดใหญ่ .

การติดตามเศษซากอวกาศ: เลเยอร์โซเดียมสะท้อนเลเซอร์ช่วยในการตรวจสอบเศษซากในวงโคจรโลกต่ำ .}

2. แอปพลิเคชันชีวการแพทย์

(1) การบำบัดด้วยแสง (PDT)

หลักการ:
589nm สามารถถูกดูดซึมโดยโมเลกุลทางชีวภาพเช่นฮีโมโกลบินและใช้สำหรับการรักษาโรคหลอดเลือด .}

กรณี:

คราบไวน์พอร์ต: เลเซอร์แทรกซึมเข้าไปในผิวหนังชั้นนอกและถูกดูดซึมโดยฮีโมโกลบินทำลายหลอดเลือดผิดปกติ .

การเสื่อมสภาพของจอประสาท

(2) การถ่ายภาพเรืองแสง

การติดฉลากโซเดียมไอออน:

589nm กระตุ้นโพรบโซเดียมไอออนฟลูออเรสเซนต์เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของโซเดียมไอออนโซเดียม (เช่นกิจกรรมไฟฟ้าของเซลล์ประสาท) .

ข้อดี:

ความเป็นพิษต่ำเหมาะสำหรับการสังเกตระยะยาวใน vivo .

3. การวิจัยและอุตสาหกรรม

(1) ฟิสิกส์อะตอมเย็นและการควบแน่นของ Bose-Einstein (BEC)

การทำงาน:

เลเซอร์ 589nm ใช้สำหรับการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์โซเดียมอะตอม (Doppler Cooling) เพื่อให้ได้อุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษของระดับμk .

มันเป็นขั้นตอนสำคัญในการเตรียม BEC (สสารรัฐควอนตัม) .

กรณี:

ห้องปฏิบัติการเช่น MIT และ Harvard ใช้เลเซอร์ 589nm เพื่อศึกษาการจำลอง superfluidity และควอนตัม .}

(2) การวัดความแม่นยำ

การสอบเทียบสเปกตรัม:

ใช้เป็นความยาวคลื่นมาตรฐานในการปรับเทียบสเปกโตรมิเตอร์ (เช่นสเปกโตรมิเตอร์ทางดาราศาสตร์) .

การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง:

ช่วยในการดีบักเส้นทางออปติคัลของ interferometers (เช่น ligo) .

4. แอปพลิเคชันอื่น ๆ

(1) จอแสดงผลเลเซอร์และแสงสว่าง

การเปลี่ยนหลอดโซเดียม:

เลเซอร์โมโนโครมสูงสูงของเลเซอร์ 589nm สามารถใช้สำหรับแสงการเรนเดอร์สีสูงหรือการฉายภาพศิลปะ .}

โรงภาพยนตร์เลเซอร์:

รวมกับเลเซอร์ RGB เพื่อขยายความครอบคลุมของโทนสีสี .

(2) การแปรรูปอุตสาหกรรม

การประมวลผลวัสดุพิเศษ:

การประมวลผลแบบเลือกของโพลีเมอร์/ภาพยนตร์บางชนิด (เช่นการซ่อมแซม OLED) .

ตารางสรุปแอปพลิเคชัน

แนวโน้มในอนาคต

ดาราศาสตร์: การพัฒนาของพลังที่สูงขึ้น(100W-class) เลเซอร์ดาวคู่มือโซเดียมสำหรับกล้องโทรทรรศน์ 30m (e . g ., tmt) .}

ยา: การรวมเข้ากับนาโนพร็อพเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการบำบัดเป้าหมาย .

ควอนตัมเทค: แอปพลิเคชันในนาฬิกาอะตอมโซเดียมหรือหน่วยความจำควอนตัม .

ศักยภาพสหวิทยาการของเลเซอร์ 589nm ยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคโนโลยีควอนตัมและการตรวจจับสิ่งแวดล้อมสุดขีด.

เลเซอร์ 589nm ใช้ประโยชน์จากการปล่อยโซเดียม D-line (589.0/589.6nm) เป็นเครื่องมือที่หลากหลายพร้อมแอปพลิเคชันที่สำคัญในดาราศาสตร์(Sodium Guide Stars สำหรับออพติกแบบปรับตัว)ชีวการแพทย์(การบำบัดด้วยโฟโตไดนามิคและการถ่ายภาพมือถือ)การวิจัยควอนตัม(เย็นอะตอมเย็นและการศึกษา BEC) และอุตสาหกรรม(มาตรวิทยาและการแสดงผลที่แม่นยำ) . เสียงสะท้อนที่เป็นเอกลักษณ์ของอะตอมโซเดียมช่วยให้งานที่มีความแม่นยำสูงในขณะที่ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มพลังความมั่นคงและการย่อขนาดสำหรับเทคโนโลยีการลดระดับความชรา สาขาวิชา .

ข้อมูลติดต่อ:

หากคุณมีความคิดใด ๆ อย่าลังเลที่จะพูดคุยกับเรา . ไม่ว่าลูกค้าของเราจะอยู่ที่ไหนและข้อกำหนดของเราคืออะไรเราจะทำตามเป้าหมายของเราเพื่อให้ลูกค้ามีคุณภาพสูงราคาต่ำและบริการที่ดีที่สุด .