การพัฒนาและการประยุกต์ใช้ของเลเซอร์คริสตัล

คริสตัลเลเซอร์และส่วนประกอบเป็นวัสดุพื้นฐานหลักสำหรับอุตสาหกรรมออปโตอิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังเป็นองค์ประกอบสำคัญของเลเซอร์โซลิดสเตตในการสร้างแสงเลเซอร์ ด้วยข้อดีของความสม่ำเสมอของแสงที่ดี คุณสมบัติเชิงกลที่ดี ความเสถียรทางกายภาพและทางเคมีสูง และการนำความร้อนที่ดี คริสตัลเลเซอร์จึงยังคงเป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตต ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การแพทย์ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การสื่อสาร และการทหาร เช่น การวัดระยะด้วยเลเซอร์ การระบุเป้าหมายด้วยเลเซอร์ การตรวจจับด้วยเลเซอร์ การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ กระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ (รวมถึงการตัด การเจาะ การเชื่อม และการแกะสลัก ฯลฯ) การรักษาทางการแพทย์ด้วยเลเซอร์ และความงามด้วยเลเซอร์ เป็นต้น

เลเซอร์หมายถึงการใช้อนุภาคส่วนใหญ่ในวัสดุทำงานในสถานะกระตุ้น และใช้การเหนี่ยวนำแสงจากภายนอกเพื่อให้อนุภาคทั้งหมดในสถานะกระตุ้นเกิดการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้นพร้อมกัน ก่อให้เกิดลำแสงที่มีกำลังสูง เลเซอร์มีทิศทาง ความเป็นเอกภาพ และความสอดคล้องที่ดีมาก ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ เลเซอร์จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในทุกภาคส่วนของสังคม

คริสตัลเลเซอร์ประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกคือไอออนที่ถูกกระตุ้น (activated ion) ซึ่งเป็น "ศูนย์กลางการเรืองแสง" และอีกส่วนคือผลึกโฮสต์ (host crystal) ซึ่งเป็น "ตัวพา" ของไอออนที่ถูกกระตุ้น ผลึกโฮสต์ที่สำคัญกว่าคือผลึกออกไซด์ ผลึกเหล่านี้มีข้อได้เปรียบเฉพาะตัว เช่น จุดหลอมเหลวสูง ความแข็งสูง และการนำความร้อนที่ดี ในบรรดาผลึกเหล่านี้ ทับทิมและ YAG ถูกใช้อย่างแพร่หลาย เนื่องจากข้อบกพร่องของแลตทิซสามารถดูดซับแสงที่มองเห็นได้ในช่วงสเปกตรัมที่กำหนดเพื่อแสดงสีที่ต้องการ จึงทำให้เกิดการสั่นของเลเซอร์แบบปรับได้

นอกจากเลเซอร์คริสตัลแบบดั้งเดิมแล้ว เลเซอร์คริสตัลยังได้รับการพัฒนาในสองทิศทาง คือ เลเซอร์ขนาดใหญ่พิเศษและเลเซอร์ขนาดเล็กพิเศษ เลเซอร์คริสตัลขนาดใหญ่พิเศษส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมฟิวชันนิวเคลียร์ด้วยเลเซอร์ การแยกไอโซโทปด้วยเลเซอร์ การตัดด้วยเลเซอร์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ เลเซอร์คริสตัลขนาดเล็กพิเศษส่วนใหญ่หมายถึงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เลเซอร์คริสตัลขนาดเล็กพิเศษมีข้อดีคือประสิทธิภาพการสูบฉีดสูง ภาระความร้อนของคริสตัลต่ำ กำลังส่งเลเซอร์ที่เสถียร อายุการใช้งานยาวนาน และขนาดของเลเซอร์ที่เล็ก จึงมีแนวโน้มการพัฒนาอย่างมากสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน