Yaygın olarak kullanılan ana lazerlerin tanıtımı ve uygulamaları

İlk katı hal darbeli yakut lazerin ortaya çıkışından bu yana lazerlerin gelişimi çok hızlı olmuş ve çeşitli çalışma malzemeleri ve çalışma modlarına sahip lazerler ortaya çıkmaya devam etmiştir. Lazerler çeşitli şekillerde sınıflandırılır:

1. Çalışma moduna göre şu şekilde ayrılır: sürekli lazer, yarı sürekli lazer, darbeli lazer ve ultra kısa darbeli lazer.

Sürekli lazerin lazer çıkışı süreklidir ve lazer kesim, kaynak ve kaplama alanlarında yaygın olarak kullanılır. Çalışma özelliği, çalışma maddesinin uyarılmasının ve karşılık gelen lazer çıkışının uzun bir süre boyunca sürekli olarak sürdürülebilmesidir. Sürekli çalışma sırasında cihazın aşırı ısınma etkisi çoğu zaman kaçınılmaz olduğundan, çoğu durumda uygun soğutma önlemlerinin alınması gerekir.

Darbeli lazer büyük bir çıkış gücüne sahiptir ve lazer markalama, kesme, aralık belirleme vb. için uygundur. Çalışma özellikleri arasında dar darbe genişliği oluşturmak için lazer enerjisi sıkıştırması, yüksek tepe gücü ve esas olarak Q-anahtarlama, mod kilitleme dahil olmak üzere ayarlanabilir tekrarlama frekansı bulunur. , MOPA ve diğer yöntemler. Aşırı ısınma etkisi ve kenar ufalanması etkisi, tek darbe gücünün arttırılmasıyla etkili bir şekilde azaltılabildiğinden çoğunlukla ince işlemede kullanılır.

2. Çalışma bandına göre ayrılır: kızılötesi lazer, görünür ışık lazeri, ultraviyole lazer ve X-ışını lazeri.

Orta kızılötesi lazerler çoğunlukla yaygın olarak kullanılan 10,6um CO2 lazerlerdir;

Yakın kızılötesi lazerler, lazer işleme alanında 1064~1070nm dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılmaktadır; Fiber optik iletişim alanında 1310 ve 1550nm; Lidar aralığında 905nm ve 1550nm; Pompa uygulamaları için 878nm, 976nm vb.;

Görünür ışık lazerlerinin frekansı 532nm'den 1064nm'ye kadar iki katına çıkabildiğinden, 532nm yeşil lazerler lazer işlemede, tıbbi uygulamalarda vb. yaygın olarak kullanılmaktadır;

UV lazerler esas olarak 355 nm ve 266 nm içerir. UV soğuk bir ışık kaynağı olduğundan çoğunlukla ince işleme, markalama, tıbbi uygulamalar vb. alanlarda kullanılır.

3. Çalışma ortamına göre ayrılır: gaz lazeri, fiber lazer, katı lazer, yarı iletken lazer, vb.

3.1 Gaz lazerleri temel olarak çalışma ortamı olarak CO2 gaz moleküllerini kullanan CO2 lazerlerini içerir. Lazer dalga boyları 10.6um ve 9.6um'dur.

ana özellik:

-Dalga boyu, fiber lazerlerin metal olmayanları işleyememesi sorununu oluşturan metal olmayan malzemelerin işlenmesi için uygundur ve işleme alanında fiber lazer işleminden farklı özelliklere sahiptir;

-Enerji dönüşüm verimliliği yaklaşık %20~%25'tir, sürekli çıkış gücü 104W seviyesine ulaşabilir, darbe çıkış enerjisi 104 Joule seviyesine ulaşabilir ve darbe genişliği nanosaniye seviyesine sıkıştırılabilir;

-Dalga boyu atmosferik pencerenin tam içindedir ve insan gözüne görünür ışık ve 1064nm kızılötesi ışığa göre çok daha az zararlıdır.

Malzeme işleme, iletişim, radar, indüklenen kimyasal reaksiyonlar, ameliyat vb. alanlarda yaygın olarak kullanılır. Ayrıca lazerle indüklenen termonükleer reaksiyonlar, izotopların lazerle ayrılması ve lazer silahları için de kullanılabilir.

3.2 Fiber lazer, kazanç ortamı olarak nadir toprak elementi katkılı cam elyafı kullanan bir lazeri ifade eder. Üstün performansı ve özelliklerinin yanı sıra maliyet avantajları nedeniyle günümüzde en yaygın kullanılan lazerdir. Özellikler aşağıdaki gibidir:

(1) İyi ışın kalitesi: Optik fiberin dalga kılavuzu yapısı, fiber lazerin tek enine mod çıkışı elde etmenin kolay olduğunu, dış faktörlerden çok az etkilendiğini ve yüksek parlaklıkta lazer çıkışı elde edebildiğini belirler.

(2) Çıkış lazerinin birçok dalga boyu vardır: Bunun nedeni, nadir toprak iyonlarının enerji seviyelerinin çok zengin olmasıdır ve nadir toprak iyonlarının birçok türü vardır;

(3) Yüksek verimlilik: Ticari fiber lazerlerin genel elektro-optik verimliliği %25 kadar yüksektir; bu da maliyetin azaltılması, enerji tasarrufu ve çevrenin korunması açısından faydalıdır.

(4) İyi ısı dağılımı özellikleri: cam malzemenin son derece düşük hacim-alan oranı, hızlı ısı dağılımı ve düşük kaybı vardır, bu nedenle dönüşüm verimliliği yüksektir ve lazer eşiği düşüktür;

(5) Kompakt yapı ve yüksek güvenilirlik: Geleneksel lazerlerle eşsiz olan, ayar gerektirmeyen, bakım gerektirmeyen ve yüksek stabilite avantajlarına sahip olan rezonans boşluğunda optik lens yoktur;

(6) Düşük üretim maliyeti: Cam optik fiber, düşük üretim maliyetine, olgun teknolojiye ve optik fiberin sarılabilirliğinin getirdiği minyatürleştirme ve yoğunlaştırma avantajlarına sahiptir.

Fiber lazerler, lazer fiber iletişimi, lazer alanı uzun mesafe iletişimi, endüstriyel gemi yapımı, otomobil üretimi, lazer gravür, lazer markalama, lazer kesim, baskı silindirleri, askeri savunma ve güvenlik, tıbbi ekipman ve ekipman dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. diğer lazerler için pompa olarak Pu Yuan vb.

3.3 Katı hal lazerlerinin çalışma ortamı, genellikle optik pompalamayla uyarılan yalıtkan kristallerdir.

YAG lazerleri (rubidyum katkılı itriyum alüminyum garnet kristali), pompa lambaları olarak genellikle kripton veya ksenon lambaları kullanır, çünkü pompa ışığının yalnızca birkaç belirli dalga boyu Nd iyonları tarafından emilir ve enerjinin çoğu ısı enerjisine dönüştürülür. Genellikle YAG Lazerin enerji dönüşüm verimliliği düşüktür. Yavaş işlem hızının yerini yavaş yavaş fiber lazerler alıyor.

Yeni katı hal lazeri, yarı iletken bir lazer tarafından pompalanan yüksek güçlü bir katı hal lazeridir. Avantajları, yüksek enerji dönüşüm verimliliğidir; yarı iletken lazerlerin elektro-optik dönüşüm verimliliği %50 kadar yüksektir; bu, flaş lambalarından çok daha yüksektir; çalışma sırasında üretilen reaktif ısı küçüktür, ortam sıcaklığı stabildir ve titreşimin etkisini ortadan kaldırarak tamamen kürlenmiş bir cihaza dönüştürülebilir ve lazer spektrum çizgisi daha dardır, daha iyi frekans stabilitesi; uzun ömürlü, basit yapısı ve kullanımı kolaydır.

Katı hal lazerlerin fiber lazerlere göre temel avantajı, tek atım enerjisinin daha yüksek olmasıdır. Ultra kısa darbe modülasyonuyla birlikte sürekli güç genellikle 100W'ın üzerindedir ve tepe darbe gücü 109W'a kadar çıkabilir. Ancak çalışma ortamının hazırlanması daha karmaşık olduğundan daha pahalıdır.

Ana dalga boyu 1064 nm yakın kızılötesidir ve frekansın iki katına çıkarılmasıyla 532 nm katı hal lazeri, 355 nm katı hal lazeri ve 266 nm katı hal lazeri elde edilebilir.

3.4 Lazer diyot olarak da bilinen yarı iletken lazer, çalışma maddesi olarak yarı iletken malzemeleri kullanan bir lazerdir.

Yarı iletken lazerler karmaşık rezonans boşluk yapılarına ihtiyaç duymazlar, dolayısıyla minyatürleştirme ve hafiflik ihtiyaçları için çok uygundurlar. Fotoelektrik dönüşüm oranı yüksektir, ömrü uzundur ve bakım gerektirmez. Genellikle işaretleme, görüntüleme, iletişim mesafeleri ve diğer durumlarda kullanılır. Ayrıca sıklıkla diğer lazerler için pompa kaynağı olarak da kullanılır. Lazer diyotlar, lazer işaretleyiciler ve diğer tanıdık ürünlerin tümü yarı iletken lazerler kullanır.