Introduksjon og bruk av vanlig brukte lasere

Siden bruken av den første solid-state pulsede rubinlaseren har utviklingen av lasere vært veldig rask, og lasere med forskjellige arbeidsmaterialer og driftsmoduser har fortsatt å dukke opp. Lasere er klassifisert på forskjellige måter:

1. I henhold til driftsmodusen er den delt inn i: kontinuerlig laser, kvasi-kontinuerlig laser, pulslaser og ultrakort pulslaser.

Laserutgangen til den kontinuerlige laseren er kontinuerlig og er mye brukt innen laserskjæring, sveising og kledning. Dens arbeidskarakteristikk er at eksiteringen av arbeidsstoffet og den tilsvarende laserutgangen kan fortsettes på en kontinuerlig måte over lang tid. Siden overopphetingseffekten til enheten ofte er uunngåelig under kontinuerlig drift, må passende kjøletiltak i de fleste tilfeller tas.

Pulslaser har stor utgangseffekt og er egnet for lasermerking, skjæring, avstandsmåling osv. Arbeidsegenskapene inkluderer laserenergikompresjon for å danne smal pulsbredde, høy toppeffekt og justerbar repetisjonsfrekvens, hovedsakelig inkludert Q-switching, moduslåsing , MOPA og andre metoder. Siden overopphetingseffekten og kantflisningseffekten effektivt kan reduseres ved å øke enkeltpulseffekten, brukes den mest i finbehandling.

2. I henhold til arbeidsbåndet er det delt inn i: infrarød laser, synlig lyslaser, ultrafiolett laser og røntgenlaser.

Midt-infrarøde lasere er hovedsakelig 10,6um CO2-lasere som er mye brukt;

Nær-infrarøde lasere er mye brukt, inkludert 1064~1070nm innen laserbehandling; 1310 og 1550nm innen optisk fiberkommunikasjon; 905nm og 1550nm innen lidar-rangering; 878nm, 976nm, etc. for pumpeapplikasjoner;

Siden synlig lyslasere kan frekvensdoble 532nm til 1064nm, er 532nm grønne lasere mye brukt i laserbehandling, medisinske applikasjoner, etc.;

UV-lasere inkluderer hovedsakelig 355nm og 266nm. Siden UV er en kald lyskilde, brukes den mest i finbehandling, merking, medisinske applikasjoner, etc.

3. I henhold til arbeidsmediet er det delt inn i: gasslaser, fiberlaser, solid laser, halvlederlaser, etc.

3.1 Gasslasere inkluderer hovedsakelig CO2-lasere, som bruker CO2-gassmolekyler som arbeidsmedium. Deres laserbølgelengder er 10,6 um og 9,6 um.

hovedfunksjon:

-Bølgelengden er egnet for behandling av ikke-metalliske materialer, noe som gjør opp for problemet med at fiberlasere ikke kan behandle ikke-metaller, og har forskjellige egenskaper fra fiberlaserbehandling i prosessfeltet;

- Energikonverteringseffektiviteten er omtrent 20% ~ 25%, den kontinuerlige utgangseffekten kan nå nivået 104W, pulsutgangsenergien kan nå nivået 104 Joule, og pulsbredden kan komprimeres til nanosekundnivået;

-Bølgelengden er rett i det atmosfæriske vinduet og er mye mindre skadelig for det menneskelige øyet enn synlig lys og 1064nm infrarødt lys.

Den er mye brukt i materialbehandling, kommunikasjon, radar, induserte kjemiske reaksjoner, kirurgi osv. Den kan også brukes til laserinduserte termonukleære reaksjoner, laserseparasjon av isotoper og laservåpen.

3.2 Fiberlaser refererer til en laser som bruker sjeldne jordelement-dopet glassfiber som forsterkningsmedium. På grunn av sin overlegne ytelse og egenskaper, samt kostnadsfordeler, er den for tiden den mest brukte laseren. Funksjonene er som følger:

(1) God strålekvalitet: Bølgelederstrukturen til den optiske fiberen bestemmer at fiberlaseren er lett å oppnå enkelt tverrmodusutgang, påvirkes lite av eksterne faktorer og kan oppnå laserutgang med høy lysstyrke.

(2) Utgangslaseren har mange bølgelengder: Dette er fordi energinivåene til ioner av sjeldne jordarter er svært rike og det er mange typer ioner av sjeldne jordarter;

(3) Høy effektivitet: Den generelle elektro-optiske effektiviteten til kommersielle fiberlasere er så høy som 25%, noe som er gunstig for kostnadsreduksjon, energisparing og miljøvern.

(4) Gode varmespredningsegenskaper: glassmateriale har et ekstremt lavt volum-til-areal-forhold, rask varmespredning og lavt tap, slik at konverteringseffektiviteten er høy og laserterskelen er lav;

(5) Kompakt struktur og høy pålitelighet: Det er ingen optisk linse i resonanshulen, som har fordelene med justeringsfri, vedlikeholdsfri og høy stabilitet, som er uovertruffen av tradisjonelle lasere;

(6) Lave produksjonskostnader: Glass optisk fiber har lave produksjonskostnader, moden teknologi og fordelene med miniatyrisering og intensivering forårsaket av vindbarheten til den optiske fiberen.

Fiberlasere har et bredt spekter av bruksområder, inkludert laserfiberkommunikasjon, langdistanselaserkommunikasjon, industriell skipsbygging, bilproduksjon, lasergravering, lasermerking, laserskjæring, utskriftsruller, militært forsvar og sikkerhet, medisinsk utstyr og utstyr, og som pumper for andre lasere Pu Yuan og så videre.

3.3 Arbeidsmediet til faststofflasere er isolerende krystaller, som vanligvis eksiteres ved optisk pumping.

YAG-lasere (rubidium-dopet yttrium aluminium granatkrystall) bruker vanligvis krypton- eller xenonlamper som pumpelamper, fordi bare noen få spesifikke bølgelengder av pumpelys vil bli absorbert av Nd-ioner, og mesteparten av energien vil bli omdannet til varmeenergi. Vanligvis er YAG Laser energikonverteringseffektivitet lav. Og den langsomme prosesseringshastigheten erstattes gradvis av fiberlasere.

Ny solid-state laser, en høyeffekts solid state laser pumpet av en halvlederlaser. Fordelene er høy energikonverteringseffektivitet, den elektrooptiske konverteringseffektiviteten til halvlederlasere er så høy som 50 %, noe som er mye høyere enn for blitslamper; den reaktive varmen som genereres under drift er liten, middeltemperaturen er stabil, og den kan gjøres til en fullstendig herdet enhet, eliminerer påvirkningen av vibrasjoner, og laserspektrumlinjen er smalere, bedre frekvensstabilitet; lang levetid, enkel struktur og enkel å bruke.

Den største fordelen med solid-state lasere fremfor fiberlasere er at enkeltpulsenergien er høyere. Kombinert med ultrakort pulsmodulasjon er den kontinuerlige effekten generelt over 100W, og topppulseffekten kan være så høy som 109W. Men fordi fremstillingen av arbeidsmediet er mer komplisert, er det dyrere.

Hovedbølgelengden er 1064nm nær-infrarød, og 532nm solid-state laser, 355nm solid state laser og 266nm solid state laser kan oppnås gjennom frekvensdobling.

3.4 Halvlederlaser, også kjent som laserdiode, er en laser som bruker halvledermaterialer som arbeidsstoff.

Halvlederlasere krever ikke komplekse resonanshulromsstrukturer, så de er veldig egnet for miniatyrisering og lettvektsbehov. Den fotoelektriske konverteringsraten er høy, levetiden er lang og den krever ikke vedlikehold. Det brukes ofte i peking, visning, kommunikasjon og andre anledninger. Den brukes også ofte som pumpekilde for andre lasere. Laserdioder, laserpekere og andre kjente produkter bruker alle halvlederlasere.