ليزرات الجسم الصلب

&^يعتبر ليزر الجسم الصلب من أولى الليزرات التي تم تصميمها منذ عام 1960 حيث كان الوسط الليزري الفعال عبارة عن بلورة من الياقوت الأحمر , وحتر يومنا هذا مازال هذا الليزر من أهم الليزرات المستخدمة والذي يلائم بشكل خاص لتوليد الاستطاعات العالية التي تناسب العديد من التطبيقات الهامة .^

يتألف الوسط الليزري الفعال في ليزرات الجسم الصلب من بلورات أو من مواد مصنوعة من الزجاج وتكون مشوبة بشوارد معدنية أو بشوارد المعادن النادرة بحيث تتميز الشوارد بامتصاصيتها لأشعة الضخ أو الإثارة الضوئية ضمن مجال طيفي واسع .

تصدر ليزرات الجسم الصلب أشعة ليزرية ضمن مجال الطيف المرئي ومجال ما تحت الحمراء . كما أن عملية إثارة الوسط الليزري الفعال تتم فقط عبر عملية الضخ الضوئي وذلك باستخدام منابع ضوئية مناسبة وذات خصائص ضوئية وبصرية محددة بحيث تتحقق عملية الترابط الفعال بين أشعة الضخ والوسط الليزري الفعال . كما تتميز ليزرات الجسم الصلب بشكل عام بميزتين أساسيتين :

• التصميم التقني والتركيب البسيط نسبيا .
• توليد نبضات ليزرية ذات استطاعات عالية الشدة ولكن ذات نوعية متدنية نسبيا .

الأسس الفيزيائية لليزرات الجسم الصلب :

• الوسط الليزري الفعال :

يتكون الوسط الليزري الفعال من شوارد مختلفة تتوضع بتراكيز محددة ضمن بلورة من الزجاج أو من بلورات ذات تراكيب مختلفة ويمكن توليد أشعة ليزرية ضمن المجال  من ليزرات الجسم الصلب باستخدام عدد كبير جدا من الشوارد ويتم الحصول على هذه الشوارد من : المعادن , المعالدن الانتقالية و من المعادن النادرة .

وتتميز هذه الشوارد بعصابة امتصاص طيفية عريضة لأشعة الضخ حيث تتم إثارة هذه الشوارد من السوية الأساسية إلى السوية E₃ و من ثم يحدث الانتقال من السوية العليا E₃ إلى السوية الليزرية السفلى E₂ بحيث نحصل على أشعة ليزر نتيجة لهذا الانتقال .

كما أن الليزرات التي تعتمد على هذه الشوارد هي ليزرات ثلاثيات السوية أو رباعية السوية وتصدر أشعة الليزر على شكل خطوط طيفية متعددة وذات أطوال موجية مختلفة ويتحدد ذلك من خلال :

• الشاردة الفعالة التي تقوم بالفعل الليزري وكذلك طبيعة الانتقالات المتعددة التي تحدث بين سويات الطاقة في هذه الشوارد , وذلك لأنه في أغلب الشوارد يكون هناك انتقالات مشعة عديدة ومختلفة .
• نوعية البلورة المضيفة التي تحتوي على على شوارد الوسط الفعال .

• عملية الضخ :

في حالة ليزرات الأجسام الصلبة تتم عملية الضخ بشكل مباشر وذلك بواسطة الأشعة الكهرطيسية كما أن الحصول على انعكاس سويات الطاقة يتحقق من خلال عملية الضخ إلى السوية الليزرية العليا ويحدث ذلك غالبا في الحالات التي تكون فيها السوية الليزرية السفلى ذات إسكان منخفض بالالكترونات .