Η τεχνολογία λέιζερ έχει εισέλθει στη ζωή των ανθρώπων από όλες τις πλευρές, αλλά υπάρχουν πολλοί τύποι γεννητριών λέιζερ, η καθεμία με διαφορετικά μήκη κύματος και διαφορετικά χαρακτηριστικά, επομένως τα πεδία εφαρμογής είναι επίσης διαφορετικά. Πιστεύω ότι οι περισσότεροι άνθρωποι αισθάνονται λίγο πονοκέφαλο μπροστά στους περίπλοκους τύπους γεννητριών λέιζερ. Επομένως, αυτό το άρθρο συνοψίζει και εξηγεί τα χαρακτηριστικά και τις πρακτικές εφαρμογές διαφόρων τύπων γεννητριών λέιζερ μία προς μία.
Σύμφωνα με διαφορετικά μέσα εργασίας, οι γεννήτριες λέιζερ χωρίζονται σε 6 τύπους: γεννήτριες λέιζερ στερεάς κατάστασης, αερίου, βαφής, διόδου, ινών και ελεύθερων ηλεκτρονίων. Μεταξύ αυτών, υπάρχουν πολλές υποδιαιρέσεις λέιζερ στερεάς κατάστασης και αερίου. Εκτός από τα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων, οι βασικές αρχές λειτουργίας διαφόρων λέιζερ είναι οι ίδιες, συμπεριλαμβανομένης της πηγής αντλίας, του οπτικού συντονιστή και του μέσου απολαβής.
Γεννήτρια λέιζερ στερεάς κατάστασης
Στις γεννήτριες λέιζερ στερεάς κατάστασης, το φως χρησιμοποιείται γενικά ως πηγή αντλίας και ο κρύσταλλος ή το γυαλί που μπορεί να παράγει φως ονομάζεται υλικό εργασίας. Το υλικό αποτελείται από μια μήτρα και ένα ενεργοποιημένο ιόν. Το υλικό μήτρας παρέχει ένα κατάλληλο περιβάλλον ύπαρξης και εργασίας για το ενεργοποιημένο ιόν και το ενεργοποιημένο ιόν ολοκληρώνει τη διαδικασία παραγωγής λέιζερ. Τα ενεργά ιόντα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι κυρίως ιόντα μετάλλων μεταπτώσεως, όπως ιόντα χρωμίου, κοβαλτίου, νικελίου και άλλα ιόντα μετάλλων σπανίων γαιών, όπως ιόντα νεοδυμίου. Οι καθρέφτες επικαλυμμένοι με διηλεκτρικές μεμβράνες χρησιμοποιούνται ως καθρέφτες συντονισμού, εκ των οποίων ο ένας είναι πλήρης καθρέφτης και ο άλλος είναι μισός καθρέφτης. Όταν χρησιμοποιούνται διαφορετικά ενεργοποιημένα ιόντα, διαφορετικά υλικά μήτρας και διαφορετικά μήκη κύματος διέγερσης φωτός, θα εκπέμπονται διάφορα λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος.
Η έξοδος μήκους κύματος λέιζερ από τη γεννήτρια λέιζερ ρουμπίνι είναι 694.3 nm και ο ρυθμός φωτοηλεκτρικής μετατροπής είναι χαμηλός, μόνο 0.1%. Ωστόσο, η διάρκεια ζωής του φθορισμού του είναι μεγάλη, γεγονός που ευνοεί την αποθήκευση ενέργειας και μπορεί να παράγει υψηλή ισχύ αιχμής παλμού. Το λέιζερ που δημιουργείται από μια ράβδο ρουμπίνι με πάχος πυρήνα στυλό και μακρύ δάχτυλο μπορεί εύκολα να διαπεράσει το φύλλο σιδήρου. Πριν από την εμφάνιση πιο αποτελεσματικών συστημάτων λέιζερ YAG, τα συστήματα λέιζερ ρουμπίνι χρησιμοποιούνταν ευρέως κοπή με λέιζερ και γεώτρηση. Επιπλέον, το φως των 694 nm απορροφάται εύκολα από τη μελανίνη, επομένως ρουμπινί λέιζερ χρησιμοποιούνται επίσης στη θεραπεία μελαγχρωματικών βλαβών (κηλίδες δέρματος).
Λόγω των κρυσταλλικών ιδιοτήτων της, η γεννήτρια λέιζερ Ti:Sapphire έχει ένα ευρύ συντονίσιμο εύρος (δηλαδή, το εύρος ρυθμίσιμου μήκους κύματος) και μπορεί να εξάγει φως με μήκος κύματος 660nm-1200nm όπως απαιτείται. Σε συνδυασμό με την ωριμότητα της τεχνολογίας διπλασιασμού συχνότητας (η οποία μπορεί να διπλασιάσει τη συχνότητα του φωτός, δηλαδή να μειώσει στο μισό το μήκος κύματος), το εύρος μήκους κύματος μπορεί να επεκταθεί στα 330nm-600nm. Τα συστήματα λέιζερ από ζαφείρι τιτανίου χρησιμοποιούνται στη φασματοσκοπία femto2nd, στην έρευνα μη γραμμικής οπτικής, στη δημιουργία λευκού φωτός, στη δημιουργία κυμάτων terahertz κ.λπ., και έχουν επίσης εφαρμογές στην ιατρική ομορφιά.
Το YAG είναι η συντομογραφία του γρανάτη αλουμινίου υττρίου, που είναι η πιο εξαιρετική κρυσταλλική μήτρα λέιζερ αυτή τη στιγμή. Αφού εμποτιστεί με νεοδύμιο (Nd), μπορεί να βγει 1064nm ελαφρύ και η μέγιστη συνεχής ισχύς εξόδου μπορεί να φτάσει τα 1000w. Στις πρώτες μέρες, μια λάμπα λάμψης αδρανούς αερίου χρησιμοποιήθηκε ως πηγή αντλίας, αλλά η μέθοδος αντλίας λαμπτήρα λάμψης έχει μεγάλο φασματικό εύρος, κακή σύμπτωση με το φάσμα απορρόφησης του μέσου απολαβής και μεγάλο θερμικό φορτίο, με αποτέλεσμα χαμηλό φωτοηλεκτρικό ρυθμό μετατροπής. Έτσι, τώρα χρησιμοποιώντας την άντληση LD (Δίοδος Λέιζερ), μπορεί να επιτευχθεί υψηλή απόδοση, υψηλή ισχύς και μεγάλη διάρκεια ζωής. Οι γεννήτριες λέιζερ Nd:YAG μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θεραπεία αιμαγγειωμάτων και να αναστέλλουν την ανάπτυξη του όγκου. Ωστόσο, η θερμική βλάβη στον ιστό είναι μη επιλεκτική. Κατά την πήξη των αιμοφόρων αγγείων του όγκου, η περίσσεια ενέργειας θα βλάψει επίσης τον περιβάλλοντα φυσιολογικό ιστό και είναι εύκολο να αφήσετε σημάδια μετά την επέμβαση. Επομένως, το λέιζερ Nd:YAG χρησιμοποιείται κυρίως στη χειρουργική, τη γυναικολογία, την ΩΡΛ και λιγότερο στη δερματολογία.
Yb: YAG, το υττέρβιο (Yb) προστίθεται σε YAG, το οποίο μπορεί να δώσει φως 1030 nm. Το μήκος κύματος της αντλίας του Yb:YAG είναι 941 nm, το οποίο είναι πολύ κοντά στο μήκος κύματος εξόδου, το οποίο μπορεί να επιτύχει κβαντική απόδοση αντλίας 91.4% και η θερμότητα που παράγεται από την αντλία καταστέλλεται εντός 10% (το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας εισόδου μετατρέπεται σε ενέργεια εξόδου, ένα μικρό μέρος της οποίας γίνεται θερμότητα, σημαίνει ότι η απόδοση μετατροπής είναι πολύ υψηλή), που είναι 25% σε 30% του Nd:YAG. Το Yb:YAG έχει γίνει ένα από τα πιο ελκυστικά μέσα λέιζερ στερεάς κατάστασης και οι γεννήτριες λέιζερ στερεάς κατάστασης υψηλής ισχύος με αντλία LD έχουν γίνει ένα νέο ερευνητικό hotspot και θεωρούνται ως ένα από τα αναπτυξιακά υψηλής απόδοσης, υψηλής ισχύος γεννήτριες λέιζερ στερεάς κατάστασης.
Εκτός από τα δύο παραπάνω, το YAG μπορεί επίσης να ντοπαριστεί με χόλμιο (Ho), έρβιο (Er), κ.λπ. Το Ho:YAG παράγει λέιζερ 2097 nm και 2091 nm ασφαλή για τα μάτια, κυρίως για οπτικές επικοινωνίες, ραντάρ και ιατρικές εφαρμογές. Το Er:YAG εκπέμπει φως 2.9 μm και το ανθρώπινο σώμα έχει υψηλό ρυθμό απορρόφησης αυτού του μήκους κύματος, το οποίο έχει μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής για χειρουργική επέμβαση λέιζερ και αγγειοχειρουργική.
Γεννήτρια λέιζερ αερίου
Οι γεννήτριες λέιζερ αερίου είναι συστήματα λέιζερ που χρησιμοποιούν αέριο ως μέσο κέρδους, αντλώντας γενικά εκκενώσεις αερίου. Οι τύποι αερίων περιλαμβάνουν ατομικά αέρια (ήλιο-νέον, ευγενή ιόντα αερίου και ατμούς μετάλλων), μοριακά αέρια (άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα), αέρια διεγέρσεως και παρέχονται από χημικές αντιδράσεις.
Η γεννήτρια λέιζερ HeNe (HeNe) χρησιμοποιεί ένα μείγμα 75% ή περισσότερο He και 15% ή λιγότερο Ne ως μέσο απολαβής. Ανάλογα με το περιβάλλον εργασίας, μπορεί να εκπέμπει πράσινο (543.5 nm), κίτρινο (594.1 nm), πορτοκαλί (612.0 nm), κόκκινο (632.8 nm) και 3 τύπους εγγύς υπέρυθρου φωτός (1152 nm, 1523 nm και 3391 nm), εκ των οποίων 632.8 χρησιμοποιείται πιο συχνά το κόκκινο φως (nm). Η έξοδος δέσμης από τη γεννήτρια λέιζερ HeNe έχει κατανομή Gaussian και η ποιότητα της δέσμης είναι πολύ σταθερή. Αν και η ισχύς δεν είναι υψηλή, έχει καλή απόδοση στον τομέα της μέτρησης ακριβείας.
Οι κοινές γεννήτριες λέιζερ ευγενών αερίων είναι τα ιόντα αργού (Ar+) και τα ιόντα κρυπτών (Kr+). Ο ρυθμός μετατροπής ενέργειας του μπορεί να φτάσει έως και το 0.6%, και μπορεί να παράγει συνεχώς και σταθερά ισχύ 30-50w για μεγάλο χρονικό διάστημα και η διάρκεια ζωής του υπερβαίνει τις 1000 ώρες. Χρησιμοποιείται κυρίως στην οθόνη λέιζερ, στη φασματοσκοπία Raman, στην ολογραφία, στη μη γραμμική οπτική και σε άλλα ερευνητικά πεδία, καθώς και στην ιατρική διάγνωση, τον διαχωρισμό χρωμάτων εκτύπωσης, την επεξεργασία υλικού μετρολογίας και την επεξεργασία πληροφοριών.
Οι γεννήτριες λέιζερ ατμών μετάλλων παίρνουν ως παράδειγμα τον ατμό χαλκού. Η γεννήτρια λέιζερ ατμού χαλκού εκπέμπει κυρίως πράσινο φως (510.5 nm) και κίτρινο φως (578.2 nm), το οποίο μπορεί να φτάσει σε μέση ισχύ 100 w και μέγιστη ισχύ 100 kw. Η κύρια περιοχή εφαρμογής του είναι η πηγή αντλίας των γεννητριών λέιζερ βαφής. Επιπλέον, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για φωτογράφιση με φλας υψηλής ταχύτητας, τηλεόραση προβολής μεγάλης οθόνης και επεξεργασία υλικού.
Η μοριακή γεννήτρια λέιζερ αζώτου χρησιμοποιεί άζωτο ως μέσο κέρδους, το οποίο μπορεί να εκπέμπει υπεριώδες φως 337.1 nm, 357.7 nm και 315.9 nm και η μέγιστη ισχύς μπορεί να φτάσει τα 45 kw. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή φωτός αντλίας για γεννήτριες λέιζερ οργανικής βαφής και χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στον διαχωρισμό ισοτόπων με λέιζερ, τη διάγνωση φθορισμού, τη φωτογραφία εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας, την ανίχνευση ρύπανσης, την ιατρική και υγειονομική περίθαλψη και τη γεωργική εκτροφή. Επειδή το μικρό του μήκος κύματος είναι πιο εύκολο να εστιάσετε για να αποκτήσετε ένα μικρό σημείο, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία εξαρτημάτων μικρότερου μεγέθους.
Το μέσο κέρδους που χρησιμοποιείται στο CO2 Η γεννήτρια λέιζερ είναι διοξείδιο του άνθρακα αναμεμειγμένο με ήλιο και άζωτο, το οποίο μπορεί να εξάγει υπέρυθρο φως με κέντρο σε μήκη κύματος 9.6 μm και 10.6 μm. Η γεννήτρια έχει υψηλό ρυθμό μετατροπής ενέργειας, η ισχύς εξόδου μπορεί να κυμαίνεται από πολλά watt έως δεκάδες χιλιάδες watt και η εξαιρετικά υψηλή ποιότητα δέσμης κάνει CO2 γεννήτρια λέιζερ που χρησιμοποιείται ευρέως στην επεξεργασία υλικών, την επιστημονική έρευνα, την εθνική άμυνα και την ιατρική. Θα συναντήσετε διαφορετικά CO2 κόφτες λέιζερ και λέιζερ χαράκτες για χάραξη & κοπή ξύλου, MDF, κόντρα πλακέ, υφάσματος, δέρματος, γυαλιού, πλαστικού και ακρυλικού στην καθημερινή ζωή και την επιχείρησή σας.
Τα excimers είναι ασταθή μόρια που είναι γεμάτα με μείγματα διαφορετικών ευγενών αερίων και αερίων αλογόνου στον συντονιστή για τη δημιουργία λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος. Η διέγερση συνήθως επιτυγχάνεται με σχετικιστικές δέσμες ηλεκτρονίων (ενέργεια μεγαλύτερη από 200 keV) ή με εγκάρσιες εκκενώσεις ταχέων παλμών. Όταν οι ασταθείς μοριακοί δεσμοί του διεγερμένου εξιμερούς διασπώνται και διαχωρίζονται σε άτομα θεμελιώδους κατάστασης, η ενέργεια της διεγερμένης κατάστασης απελευθερώνεται με τη μορφή ακτινοβολίας λέιζερ. Χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική, την οπτική επικοινωνία, την οθόνη ημιαγωγών, την τηλεπισκόπηση, τα όπλα λέιζερ και άλλα πεδία.
Η γεννήτρια χημικών λέιζερ είναι ένας ειδικός τύπος συστήματος λέιζερ αερίου που χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται από τη χημική αντίδραση για να πραγματοποιήσει αντιστροφή αριθμού σωματιδίων. Τα περισσότερα από αυτά λειτουργούν σε λειτουργία μοριακής μετάβασης και το τυπικό εύρος μήκους κύματος είναι στην φασματική περιοχή του εγγύς υπέρυθρου έως του μέσου υπέρυθρου. Οι πιο σημαντικές είναι οι συσκευές υδροφθορίου (HF) και φθοριούχου δευτέριου (DF). Το πρώτο μπορεί να παράγει περισσότερες από 15 φασματικές γραμμές μεταξύ 2.6 και 3.3 microns. το τελευταίο έχει περίπου 25 φασματικές γραμμές μεταξύ 3.5 και 4.2 μικρών. Και οι δύο συσκευές είναι επί του παρόντος ικανές για εξόδους πολλών μεγαβάτ. Λόγω της τεράστιας ενέργειάς του, χρησιμοποιείται γενικά στην πυρηνική μηχανική και στους στρατιωτικούς τομείς.
Γεννήτρια λέιζερ βαφής
Οι γεννήτριες λέιζερ βαφής χρησιμοποιούν μια οργανική βαφή ως μέσο λέιζερ, συνήθως ένα υγρό διάλυμα. Οι γεννήτριες λέιζερ βαφής μπορούν γενικά να χρησιμοποιηθούν σε ευρύτερο εύρος μηκών κύματος από ότι τα αέρια και τα μέσα λέιζερ στερεάς κατάστασης. Το μεγάλο εύρος ζώνης τους τα καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλα για συντονίσιμες και παλμικές γεννήτριες λέιζερ. Ωστόσο, λόγω της μικρής μέσης διάρκειας ζωής του και της περιορισμένης ισχύος εξόδου, αντικαθίσταται βασικά από λέιζερ στερεάς κατάστασης με δυνατότητα συντονισμού σε μήκος κύματος, όπως το ζαφείρι τιτανίου.
Γεννήτρια λέιζερ διόδου
Η γεννήτρια λέιζερ διόδου είναι ένα σύστημα λέιζερ που χρησιμοποιεί υλικά ημιαγωγών ως ουσία εργασίας. Υπάρχουν 3 τρόποι διέγερσης: ηλεκτρική έγχυση, διέγερση δέσμης ηλεκτρονίων και οπτική άντληση. Μικρό μέγεθος, χαμηλή τιμή, υψηλή απόδοση, μεγάλη διάρκεια ζωής, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρονικές πληροφορίες, εκτύπωση λέιζερ, δείκτη λέιζερ, οπτική επικοινωνία, τηλεόραση λέιζερ, μικρό προβολέα λέιζερ, ηλεκτρονικές πληροφορίες, ενσωματωμένα οπτικά και άλλα πεδία.
Γεννήτρια λέιζερ ινών
Η γεννήτρια λέιζερ ινών αναφέρεται σε έναν τύπο συστήματος λέιζερ που χρησιμοποιεί ίνες γυαλιού με επικάλυψη σπάνιων γαιών ως μέσο κέρδους. Χρησιμοποιείται ευρέως σε εκτύπωση μετάλλων και μη μετάλλων, σήμανση, χάραξη, διάτρηση, κοπή, καθαρισμό, συγκόλληση (συγκόλληση, σβήσιμο νερού, επένδυση και βαθιά συγκόλληση), στρατιωτική, άμυνα και ασφάλεια, ιατρικό εξοπλισμό, μεγάλη υποδομή και ως αντλία για άλλες πηγές λέιζερ. θα συναντηθείτε χαράκτες λέιζερ ινών για εξατομικευμένα κείμενα και μοτίβα, κόφτες λέιζερ ινών για την κατασκευή μετάλλων, μηχανήματα καθαρισμού με λέιζερ ινών για αφαίρεση σκουριάς, απογύμνωση χρώματος και αφαίρεση επικάλυψης, μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ ινών για μεταλλικούς αρμούς στη ζωή σας.
Δωρεάν γεννήτρια λέιζερ ηλεκτρονίων
Η γεννήτρια λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων είναι ένας νέος τύπος συνεκτικής πηγής ακτινοβολίας υψηλής ισχύος διαφορετική από την παραδοσιακή γεννήτρια λέιζερ. Δεν χρειάζεται αέριο, υγρό ή στερεό ως υλικό εργασίας, αλλά μετατρέπει άμεσα την κινητική ενέργεια της δέσμης ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας σε συνεκτική ενέργεια ακτινοβολίας. Επομένως, μπορεί επίσης να θεωρηθεί ότι η λειτουργική ουσία της γεννήτριας λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Διαθέτει μια σειρά από εξαιρετικά χαρακτηριστικά όπως υψηλή ισχύ, υψηλή απόδοση, μεγάλο εύρος συντονισμού μήκους κύματος και χρονική δομή υπερμικρών παλμών. Εκτός από αυτό, δεν υπάρχει καμία γεννήτρια λέιζερ που να μπορεί να έχει αυτά τα χαρακτηριστικά ταυτόχρονα. Έχει σημαντικές προοπτικές στους τομείς της έρευνας της φυσικής, των όπλων λέιζερ, της σύντηξης λέιζερ, της φωτοχημείας και των οπτικών επικοινωνιών.
