Lasertechnologie is op alle vlakken in het leven van mensen gekomen, maar er zijn veel soorten lasergeneratoren, elk met verschillende golflengtes en verschillende eigenschappen, dus de toepassingsgebieden zijn ook verschillend. Ik geloof dat de meeste mensen een beetje hoofdpijn krijgen van de ingewikkelde soorten lasergeneratoren. Daarom vat dit artikel de kenmerken en praktische toepassingen van verschillende soorten lasergeneratoren één voor één samen en legt het uit.
Volgens verschillende werkmedia worden lasergeneratoren onderverdeeld in 6 typen: solid-state, gas, dye, diode, fiber en free electron laser generatoren. Daaronder zijn er veel onderverdelingen van solid-state en gas lasers. Behalve free electron lasers zijn de basiswerkprincipes van verschillende lasers hetzelfde, inclusief pompbron, optische resonator en versterkingsmedium.
Vaste-stof lasergenerator
In vastestoflasergeneratoren wordt licht over het algemeen gebruikt als pompbron en het kristal of glas dat licht kan genereren, wordt werkmateriaal genoemd. Het materiaal bestaat uit een matrix en een geactiveerd ion. Het matrixmateriaal biedt een geschikte aanwezigheid en werkomgeving voor het geactiveerde ion en het geactiveerde ion voltooit het lasergeneratieproces. Veelgebruikte actieve ionen zijn voornamelijk overgangsmetaalionen, zoals chroom, kobalt, nikkel en andere ionen en zeldzame aardmetaalionen, zoals neodymiumionen. De spiegels die zijn bedekt met diëlektrische films worden gebruikt als resonatorspiegels, waarvan er één een volledige spiegel is en de andere een halve spiegel. Bij gebruik van verschillende geactiveerde ionen, verschillende matrixmaterialen en verschillende golflengten van lichtexcitatie, worden verschillende lasers met verschillende golflengten uitgezonden.
De lasergolflengte die de robijnlasergenerator afgeeft, is 694.3 nm en de foto-elektrische conversieratio is laag, slechts 0.1%. De fluorescentielevensduur is echter lang, wat bevorderlijk is voor energieopslag, en het kan een hoog pulspiekvermogen afgeven. De laser die wordt gegenereerd door een robijnstaaf met een dikte van een penkern en een lange vinger kan gemakkelijk door de ijzeren plaat dringen. Vóór de opkomst van efficiëntere YAG-lasersystemen werden robijnlasersystemen op grote schaal gebruikt in Laser snijden en boren. Bovendien wordt 694nm licht gemakkelijk geabsorbeerd door melanine, dus worden robijnlasers ook gebruikt bij de behandeling van pigmentvlekken (huidvlekken).
Vanwege zijn kristaleigenschappen heeft de Ti:Saffier lasergenerator een breed instelbaar bereik (dat wil zeggen het instelbare golflengtebereik) en kan indien nodig licht met een golflengte van 660 nm-1200 nm produceren. Gekoppeld aan de volwassenheid van frequentieverdubbelingstechnologie (die de frequentie van licht kan verdubbelen, dat wil zeggen de golflengte kan halveren), kan het golflengtebereik worden uitgebreid tot 330 nm-600 nm. Titanium-saffierlasersystemen worden gebruikt in femto2nd-spectroscopie, niet-lineair optisch onderzoek, generatie van wit licht, generatie van terahertzgolven, enz., en hebben ook toepassingen in medische schoonheid.
YAG is de afkorting van yttrium aluminium granaat, wat momenteel de meest excellente laser kristal matrix is. Na te zijn gedoteerd met neodymium (Nd), kan het 1064nm licht, en het maximale continue uitgangsvermogen kan 1000w bereiken. In de begindagen werd een inerte gasflitslamp gebruikt als pompbron, maar de flitslamppompmethode heeft een breed spectraalbereik, slechte overeenstemming met het absorptiespectrum van het versterkingsmedium en een grote thermische belasting, wat resulteert in een lage foto-elektrische conversieratio. Dus nu kan met behulp van LD (Laser Diode) pompen een hoge efficiëntie, hoog vermogen en een lange levensduur worden bereikt. Nd:YAG lasergeneratoren kunnen worden gebruikt bij de behandeling van hemangiomen en remmen de tumorgroei. De thermische schade aan het weefsel is echter niet-selectief. Tijdens het coaguleren van de bloedvaten van de tumor zal de overtollige energie ook het omliggende normale weefsel beschadigen en is het gemakkelijk om littekens achter te laten na een operatie. Daarom wordt Nd:YAG laser vooral gebruikt bij chirurgie, gynaecologie, KNO en minder in de dermatologie.
Yb:YAG, Ytterbium (Yb) is gedoteerd in YAG, dat licht van 1030nm kan uitsturen. De pompgolflengte van Yb:YAG is 941nm, wat erg dicht bij de outputgolflengte ligt, die een pompkwantumrendement van 91.4% kan bereiken, en de warmte die door de pomp wordt gegenereerd, wordt onderdrukt tot binnen 10% (het grootste deel van de inputenergie wordt omgezet in outputenergie, waarvan een klein deel warmte wordt, wat betekent dat de conversie-efficiëntie erg hoog is), wat 25% is tot 30% van Nd:YAG. Yb:YAG is een van de meest aantrekkelijke vastestoflasermedia geworden, en LD-gepompte, krachtige Yb:YAG vastestoflasergeneratoren zijn een nieuw onderzoekshotspot geworden en worden beschouwd als een van de belangrijkste ontwikkelingsrichtingen voor hoogrendements- en hoogvermogen vastestoflasergeneratoren.
Naast de bovenstaande twee kan YAG ook worden gedoteerd met holmium (Ho), erbium (Er), etc. Ho:YAG produceert oogveilige 2097nm en 2091nm lasers, voornamelijk voor optische communicatie, radar en medische toepassingen. Er:YAG geeft licht af van 2.9 μm en het menselijk lichaam heeft een hoge absorptiesnelheid van deze golflengte, wat een groot toepassingspotentieel heeft voor laserchirurgie en vaatchirurgie.
Gaslasergenerator
Gaslasergeneratoren zijn lasersystemen die gas gebruiken als versterkingsmedium, over het algemeen pompende gasontladingen. De soorten gassen omvatten atomaire gassen (helium-neon, edelgasion en metaaldamp), moleculaire gassen (stikstof en koolstofdioxide), excimergassen en worden geleverd door chemische reacties.
De HeNe-lasergenerator (HeNe) gebruikt een mengsel van 75% of meer He en 15% of minder Ne als versterkingsmedium. Afhankelijk van de werkomgeving kan het groen (543.5 nm), geel (594.1 nm), oranje (612.0 nm), rood (632.8 nm) en 3 soorten nabij-infrarood licht (1152 nm, 1523 nm en 3391 nm) uitzenden, waarvan rood licht (632.8 nm) het meest wordt gebruikt. De bundeluitvoer van de HeNe-lasergenerator heeft een Gaussische verdeling en de bundelkwaliteit is zeer stabiel. Hoewel het vermogen niet hoog is, heeft het een goede prestatie op het gebied van precisiemeting.
De meest voorkomende edelgaslasergeneratoren zijn argonionen (Ar+) en kryptonionen (Kr+). De energieomzettingsgraad kan oplopen tot 0.6% en het kan continu en stabiel een vermogen van 30-50 W leveren gedurende een lange tijd, en de levensduur is meer dan 1000 uur. Wordt voornamelijk gebruikt in laserdisplays, Raman-spectroscopie, holografie, niet-lineaire optica en andere onderzoeksgebieden, evenals medische diagnose, scheiding van drukkleuren, metrologische materiaalverwerking en informatieverwerking.
Metaaldamplasergeneratoren nemen koperdamp als voorbeeld. De koperdamplasergenerator geeft voornamelijk groen licht (510.5 nm) en geel licht (578.2 nm) af, dat een gemiddeld vermogen van 100 W en een piekvermogen van 100 kW kan bereiken. Het belangrijkste toepassingsgebied is de pompbron van kleurstoflasergeneratoren. Daarnaast kan het ook worden gebruikt voor snelle flitsfotografie, grootbeeldprojectie-tv en materiaalverwerking.
De stikstofmoleculaire lasergenerator gebruikt stikstof als versterkingsmedium, dat ultraviolet licht van 337.1 nm, 357.7 nm en 315.9 nm kan uitzenden, en het piekvermogen kan 45 kW bereiken. Het kan worden gebruikt als een pomplichtbron voor organische kleurstoflasergeneratoren en wordt ook veel gebruikt bij laserscheiding van isotopen, fluorescentiediagnose, ultrahogesnelheidsfotografie, vervuilingsdetectie, medische en gezondheidszorg en landbouwveredeling. Omdat de korte golflengte gemakkelijker te focussen is om een kleine vlek te verkrijgen, kan het ook worden gebruikt om submicroncomponenten te verwerken.
Het versterkingsmedium dat wordt gebruikt in de CO2 lasergenerator is koolstofdioxide gemengd met helium en stikstof, die ver-infrarood licht kan uitsturen gecentreerd op 9.6 μm en 10.6 μm golflengtes. De generator heeft een hoge energieomzettingssnelheid, het uitgangsvermogen kan variëren van enkele watts tot tienduizenden watts, en de extreem hoge straalkwaliteit maakt de CO2 lasergenerator wordt veel gebruikt in materiaalverwerking, wetenschappelijk onderzoek, nationale defensie en geneeskunde. U zult verschillende CO2 lasersnijders maximaliseren en lasergraveerders voor het graveren en snijden van hout, MDF, multiplex, stof, leer, glas, kunststof en acryl in uw dagelijkse leven en bedrijf.
Excimers zijn onstabiele moleculen die gevuld zijn met mengsels van verschillende edelgassen en halogeengassen in de resonator om lasers van verschillende golflengtes te genereren. De excitatie wordt meestal bereikt door relativistische elektronenbundels (energie groter dan 200 keV) of door transversale snelle pulsontladingen. Wanneer de onstabiele moleculaire bindingen van de geëxciteerde toestand excimer worden verbroken en gedissocieerd in grondtoestand atomen, wordt de energie van de geëxciteerde toestand vrijgegeven in de vorm van laserstraling. Het wordt veel gebruikt in de medische, optische communicatie, halfgeleider display, remote sensing, laserwapens en andere velden.
Chemische lasergenerator is een speciaal type gaslasersysteem dat de energie die vrijkomt bij een chemische reactie gebruikt om deeltjesaantalinversie te realiseren. De meeste werken in de moleculaire overgangsmodus en het typische golflengtebereik ligt in het nabije infrarood tot het midden-infrarood spectraalgebied. De belangrijkste zijn waterstoffluoride (HF) en deuteriumfluoride (DF) apparaten. De eerste kan meer dan 15 spectraallijnen tussen 2.6 en 3.3 micron uitsturen; de laatste heeft ongeveer 25 spectraallijnen tussen 3.5 en 4.2 micron. Beide apparaten zijn momenteel in staat om multi-megawatt outputs te leveren. Vanwege zijn enorme energie wordt het over het algemeen gebruikt in nucleaire techniek en militaire velden.
Kleurstoflasergenerator
Dye laser generatoren gebruiken een organische kleurstof als lasermedium, meestal een vloeibare oplossing. Dye laser generatoren kunnen over het algemeen worden gebruikt over een breder golflengtebereik dan gasvormige en vaste-stof lasermedia. Hun brede bandbreedte maakt ze bijzonder geschikt voor afstembare en gepulseerde lasergeneratoren. Vanwege de korte levensduur van het medium en het beperkte uitgangsvermogen, wordt het echter in principe vervangen door golflengte-afstembare vaste-stoflasers zoals titanium saffier.
Diodelasergenerator
Diodelasergenerator is een lasersysteem dat halfgeleidermaterialen als werkstof gebruikt. Er zijn 3 excitatiemodi: elektrische injectie, elektronenbundelexcitatie en optisch pompen. Klein formaat, lage prijs, hoge efficiëntie, lange levensduur, laag stroomverbruik, kan worden gebruikt in elektronische informatie, laserprinten, laserpointer, optische communicatie, laser-tv, kleine laserprojector, elektronische informatie, geïntegreerde optica en andere gebieden.
Vezellasergenerator
Fiberlasergenerator verwijst naar een type lasersysteem dat gebruikmaakt van zeldzame-aarde-element-gedoteerde glasvezel als versterkingsmedium. Het wordt veel gebruikt in metaal- en niet-metaalprinten, markeren, graveren, boren, snijden, reinigen, lassen (solderen, waterblussen, bekleden en dieplassen), militaire, defensie- en veiligheidsdoeleinden, medische apparatuur, grote infrastructuur en als pomp voor andere laserbronnen. U zult fiberlasergraveerders voor gepersonaliseerde teksten en patronen, fiber lasersnijders voor metaalbewerking, Fiberlaser reinigingsmachines voor het verwijderen van roest, verf en coatings, fiberlaser lasmachines voor metalen verbindingen in uw leven.
Gratis elektronenlasergenerator
De vrije elektronenlasergenerator is een nieuw type krachtige coherente stralingsbron die verschilt van de traditionele lasergenerator. Het heeft geen gas, vloeistof of vaste stof nodig als werkmateriaal, maar zet de kinetische energie van de hoogenergetische elektronenbundel direct om in coherente stralingsenergie. Daarom kan ook worden aangenomen dat de werksubstantie van de vrije elektronenlasergenerator vrije elektronen zijn. Het heeft een reeks uitstekende kenmerken, zoals hoog vermogen, hoge efficiëntie, breed scala aan golflengteafstemming en tijdstructuur van ultrakorte pulsen. Behalve deze is er geen lasergenerator die deze kenmerken tegelijkertijd kan hebben. Het heeft aanzienlijke vooruitzichten op het gebied van natuurkundig onderzoek, laserwapens, laserfusie, fotochemie en optische communicatie.
