Увођење и примена најчешће коришћених маинстреам ласера

Од појаве првог импулсног рубин ласера ​​у чврстом стању, развој ласера ​​је био веома брз, а наставили су да се појављују ласери са различитим радним материјалима и начинима рада. Ласери се класификују на различите начине:

1. Према режиму рада, подељен је на: континуирани ласер, квази-континуални ласер, пулсни ласер и ултра-кратки пулсни ласер.

Ласерски излаз континуираног ласера ​​је континуиран и широко се користи у областима ласерског сечења, заваривања и облагања. Његова радна карактеристика је да се побуда радне супстанце и одговарајући ласерски излаз може наставити у континуитету током дугог временског периода. Пошто је ефекат прегревања уређаја често неизбежан током непрекидног рада, у већини случајева се морају предузети одговарајуће мере хлађења.

Пулсни ласер има велику излазну снагу и погодан је за ласерско обележавање, сечење, рангирање итд. Његове радне карактеристике укључују компресију ласерске енергије за формирање уске ширине импулса, велику вршну снагу и подесиву фреквенцију понављања, углавном укључујући К-прекидање, закључавање режима , МОПА и друге методе. Пошто се ефекат прегревања и ефекат ломљења ивица може ефикасно смањити повећањем снаге једног импулса, углавном се користи у финој обради.

2. Према радном опсегу, подељен је на: инфрацрвени ласер, ласер видљивог светла, ултраљубичасти ласер и рендгенски ласер.

Средњи инфрацрвени ласери су углавном 10,6ум ЦО2 ласери који се широко користе;

Блиски инфрацрвени ласери се широко користе, укључујући 1064 ~ 1070 нм у области ласерске обраде; 1310 и 1550нм у области комуникације оптичким влакнима; 905нм и 1550нм у пољу лидарског распона; 878нм, 976нм, итд. за апликације пумпи;

Пошто ласери видљиве светлости могу да удвоструче фреквенцију од 532нм до 1064нм, зелени ласери од 532нм се широко користе у ласерској обради, медицинским апликацијама итд.;

УВ ласери углавном укључују 355нм и 266нм. Пошто је УВ извор хладног светла, углавном се користи у финој обради, обележавању, медицинским апликацијама итд.

3. Према радном медију, дели се на: гасни ласер, ласер са влакнима, чврсти ласер, полупроводнички ласер итд.

3.1 Гасни ласери углавном укључују ЦО2 ласере, који користе молекуле гаса ЦО2 као радни медијум. Њихове таласне дужине ласера ​​су 10,6ум и 9,6ум.

Основна карактеристика:

-Таласна дужина је погодна за обраду неметалних материјала, што надокнађује проблем да влакнасти ласери не могу да обрађују неметале, а има различите карактеристике од обраде фибер ласером у пољу обраде;

-Ефикасност конверзије енергије је око 20% ~ 25%, континуална излазна снага може да достигне ниво од 104В, излазна енергија импулса може да достигне ниво од 104 џула, а ширина импулса се може компримовати на ниво наносекунде;

-Таласна дужина је тачно у атмосферском прозору и много је мање штетна за људско око од видљиве светлости и 1064нм инфрацрвене светлости.

Широко се користи у обради материјала, комуникацијама, радарима, индукованим хемијским реакцијама, хирургији, итд. Такође се може користити за ласерски индуковане термонуклеарне реакције, ласерско одвајање изотопа и ласерско оружје.

3.2 Ласер са влакнима се односи на ласер који користи стаклена влакна допирана елементима ретких земаља као медијум за појачање. Због својих супериорних перформанси и карактеристика, као и предности у погледу цене, тренутно је најраспрострањенији ласер. Карактеристике су следеће:

(1) Добар квалитет снопа: Таласна структура оптичког влакна одређује да је ласер са влакнима лак за добијање једноструког попречног мода излаза, на њега мало утичу спољни фактори и може постићи ласерски излаз високе осветљености.

(2) Излазни ласер има много таласних дужина: То је зато што су енергетски нивои јона ретких земаља веома богати и постоји много врста јона ретких земаља;

(3) Висока ефикасност: Укупна електрооптичка ефикасност комерцијалних ласера ​​са влакнима је чак 25%, што је корисно за смањење трошкова, очување енергије и заштиту животне средине.

(4) Добре карактеристике дисипације топлоте: стаклени материјал има изузетно низак однос запремине и површине, брзо расипање топлоте и мали губитак, тако да је ефикасност конверзије висока, а праг ласера ​​низак;

(5) Компактна структура и висока поузданост: Нема оптичког сочива у резонантној шупљини, која има предности подешавања без подешавања, одржавања и високе стабилности, која је неупоредива са традиционалним ласерима;

(6) Ниски производни трошкови: Стаклено оптичко влакно има ниску цену производње, зрелу технологију и предности минијатуризације и интензивирања изазване намотавањем оптичког влакна.

Фибер ласери имају широк спектар примена, укључујући комуникацију ласерским влакнима, ласерске свемирске комуникације на даљину, индустријску бродоградњу, производњу аутомобила, ласерско гравирање, ласерско обележавање, ласерско сечење, ваљке за штампање, војну одбрану и безбедност, медицинску опрему и опрему и као пумпе за друге ласере Пу Јуан и тако даље.

3.3 Радни медијум ласера ​​у чврстом стању су изолациони кристали, који се углавном побуђују оптичким пумпањем.

ИАГ ласери (рубидијум-допирани итријум-алуминијум-гранат кристал) обично користе криптонске или ксенонске лампе као лампе за пумпу, јер ће само неколико специфичних таласних дужина светлости пумпе бити апсорбовано Нд јонима, а већина енергије ће се претворити у топлотну енергију. Обично је ефикасност конверзије енергије ИАГ ласера ​​ниска. И спору брзину обраде постепено замењују ласери са влакнима.

Нови полупроводнички ласер, чврсти ласер велике снаге пумпан полупроводничким ласером. Предности су висока ефикасност конверзије енергије, ефикасност електро-оптичке конверзије полупроводничких ласера ​​је чак 50%, што је много више него код блиц лампи; реактивна топлота која се генерише током рада је мала, температура медија је стабилна и може се направити у потпуно очвршћен уређај, елиминишући утицај вибрација, а линија спектра ласера ​​је ужа, боља стабилност фреквенције; дуг век, једноставна структура и лака употреба.

Главна предност ласера ​​у чврстом стању у односу на ласере са влакнима је та што је енергија појединачног импулса већа. У комбинацији са ултра-кратком импулсном модулацијом, континуална снага је генерално изнад 100В, а вршна импулсна снага може бити чак 109В. Међутим, због тога што је припрема радног медијума компликованија, она је скупља.

Главна таласна дужина је 1064 нм близу инфрацрвене, а 532 нм ласер у чврстом стању, 355 нм ласер у чврстом стању и 266 нм ласер у чврстом стању могу се добити кроз удвостручавање фреквенције.

3.4 Полупроводнички ласер, такође познат као ласерска диода, је ласер који користи полупроводничке материјале као своју радну супстанцу.

Полупроводнички ласери не захтевају сложене резонантне структуре шупљина, тако да су веома погодни за минијатуризацију и лаке потребе. Његова фотоелектрична конверзија је висока, животни век је дуг и не захтева одржавање. Често се користи у показивању, приказу, комуникацији и другим приликама. Такође се често користи као извор пумпе за друге ласере. Ласерске диоде, ласерски показивачи и други познати производи користе полупроводничке ласере.