• DPSS Nd:YAG 激光在钻石切割中的应用
  

在现代工业和科技领域，激光技术的应用已经变得无处不在，尤其是在精密加工和材料加工领域。Nd:YAG 激光器，即掺钕钇铝石榴石激光器，由于其出色的性能和灵活性，已成为这一领域的重要工具之一。本文将介绍DPSS（二极管泵浦固态）Nd:YAG激光器在钻石切割中的应用，以及其工作原理和技术特点。

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• Nd:YAG激光器开盖展示的频率倍增532纳米绿光(此图片由Kkmurray创建，并根据GNU自由文档许可证授权。此文件遵循创作共用署名3.0非港口许可证。)

激光器的基本原理

DPSS Nd:YAG 激光器利用二极管泵浦技术和固态激光介质产生高强度的激光光束。这种激光器通过一种特定的配置进行频率倍增，即将输入的红外光束（1064 nm）通过非线性晶体，转换成绿色光波（532 nm）。这一过程被称为频率倍增或二次谐波生成（SHG），是产生短波长光的一种广泛采用的方法。

DPSS Nd:YAG 激光器的工作原理

1. · 二极管泵浦：过程开始于发射红外光的激光二极管。这种光用于“泵浦”Nd:YAG晶体，即激发嵌入在钇铝石榴石晶格中的钕离子。激光二极管调谐到与Nd离子吸收光谱相匹配的波长，以确保高效的能量转移。

2. · Nd:YAG晶体：Nd:YAG晶体是活性增益介质。当钕离子被泵浦光激发时，它们吸收能量并移动到更高的能量状态。在短时间内，这些离子过渡回到较低的能量状态，以光子的形式释放它们储存的能量。这一过程称为自发发射。

3. · 种群反转和受激发射：为了发生激光动作，必须实现种群反转，即更多的离子处于激发状态而不是在较低的能量状态。当光子在激光腔的两面镜子之间来回反弹时，它们刺激激发的Nd离子释放更多相同相位、方向和波长的光子。这一过程称为受激发射，并通过在晶体内放大光强。

4. · 激光腔：激光腔通常由Nd:YAG晶体两端的两面镜子组成。一面镜子高度反射，另一面部分反射，允许一些光逸出作为激光输出。腔体与光共振，通过重复的受激发射过程放大光。

5. · 频率倍增（二次谐波生成）：为了将基频光（Nd:YAG通常发射的1064 nm）转换为绿光（532 nm），在激光路径中放置一个频率倍增晶体（如KTP - 钛酸钾磷酸盐）。这种晶体具有非线性光学性质，能够将两个原始红外光的光子结合成一个能量加倍的单个光子，因此，波长是初始光的一半。这一过程被称为二次谐波生成（SHG）。

6. · 绿光输出：频率倍增的结果是在532 nm处发射出明亮的绿光。这种绿光可用于多种应用，包括激光指示器、激光秀、显微镜中的荧光激发和医疗程序。

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Nd:YAG 激光在钻石切割中的应用

在钻石切割领域，DPSS Nd:YAG 激光器的高功率、相干性绿光提供了一种精确和高效的切割方法。与传统的物理切割技术相比，激光切割可以实现更精细的切割线条和更高的切割精度，从而减少材料的浪费并提高加工效率。此外，激光切割的无接触性质意味着减少了对钻石的物理应力，降低了损坏的风险。

激光技术的进步为钻石加工行业带来了革命性的变化，DPSS Nd:YAG 激光器以其高效率、紧凑的可靠格式在其中扮演了重要角色。通过固态增益介质（Nd:YAG晶体）、高效的二极管泵浦和有效的频率倍增，这种激光器成功实现了所需波长的光，为钻石和其他硬脆材料的精密加工开辟了新的可能性。