Lasera teknologio eniris la vivojn de homoj el ĉiuj aspektoj, sed ekzistas multaj specoj de laseraj generatoroj, ĉiu kun malsamaj ondolongoj kaj malsamaj karakterizaĵoj, do la aplikaj kampoj ankaŭ estas malsamaj. Mi kredas, ke plej multaj homoj sentas iom da kapdoloro fronte al la komplikaj specoj de laseraj generatoroj. Tial, ĉi tiu artikolo resumas kaj klarigas la trajtojn kaj praktikajn aplikojn de diversaj specoj de laseraj generatoroj unu post unu.
Laŭ diversaj labormedioj, lasergeneratoroj estas dividitaj en 6 tipojn: solidstataj, gasaj, tinkturaj, diodaj, fibraj kaj liberaj elektronaj lasergeneratoroj. Inter ili, ekzistas multaj subsekcioj de solidstataj kaj gasaj laseroj. Krom liberaj elektronaj laseroj, la bazaj funkciprincipoj de diversaj laseroj estas la samaj, inkluzive de pumpfonto, optika resonatoro kaj gajnomedio.
Solidstata Lasera Generatoro
En solidstataj laseraj generatoroj, lumo ĝenerale estas uzata kiel pumpfonto, kaj la kristalo aŭ vitro, kiu povas generi lumon, nomiĝas labormaterialo. La materialo konsistas el matrico kaj aktivigita jono. La matrica materialo provizas taŭgan ekziston kaj labormedion por la aktivigita jono, kaj la aktivigita jono kompletigas la lasergeneradan procezon. Ofte uzataj aktivaj jonoj estas ĉefe transiraj metalaj jonoj, kiel kromo, kobalto, nikelo kaj aliaj jonoj kaj rarateraj metalaj jonoj, kiel neodimaj jonoj. La speguloj kovritaj per dielektrikaj filmoj estas uzataj kiel resonatoraj speguloj, unu el kiuj estas plena spegulo kaj la alia estas duonspegulo. Kiam oni uzas malsamajn aktivigitajn jonojn, malsamajn matricajn materialojn kaj malsamajn ondolongojn de lumo-ekscito, diversaj laseroj de malsamaj ondolongoj estos elsenditaj.
La lasera ondolongo eligita de la rubena lasera generatoro estas 694.3nm, kaj la fotoelektra konverta rapido estas malalta, nur 0.1%. Tamen, ĝia fluoreska vivo estas longa, kio favoras energiakumuladon, kaj ĝi povas eligi altan pulsan pintan potencon. La lasero generita de rubena stango kun dikeco de plumkerno kaj longa fingro povas facile penetri la feran lamenon. Antaŭ la apero de pli efikaj YAG-laseraj sistemoj, rubenaj laseraj sistemoj estis vaste uzataj en... Lasero kortego kaj borado. Krome, 694nm lumo estas facile sorbita de melanino, do rubenkoloraj laseroj ankaŭ estas uzataj en la traktado de pigmentaj lezoj (haŭtmakuloj).
Pro siaj kristalaj ecoj, la Ti:Safira lasera generatoro havas larĝan agordeblan gamon (tio estas, la agordeblan ondolongan gamon), kaj povas eligi lumon kun ondolongo de 660nm-1200nm laŭbezone. Kune kun la matureco de frekvencduobliga teknologio (kiu povas duobligi la lumfrekvencon, tio estas, duonigi la ondolongon), la ondolonga gamo povas esti etendita ĝis 330nm-600nm. Titanaj safiraj laseraj sistemoj estas uzataj en femto2-a spektroskopio, esplorado pri nelineara optiko, generado de blanka lumo, generado de terahercaj ondoj, ktp., kaj ankaŭ havas aplikojn en medicina beleco.
YAG estas la mallongigo de itrio-aluminio-grenato, kiu estas la plej elstara lasera kristala matrico nuntempe. Post dopado per neodimo (Nd), ĝi povas eligi 1064nm lumo, kaj la maksimuma kontinua elira potenco povas atingi 1000w. En la fruaj tagoj, inertgasa fulmlampo estis uzata kiel pumpfonto, sed la fulmlampo-pumpilmetodo havas larĝan spektran gamon, malbonan koincidon kun la sorba spektro de la gajnomedio, kaj grandan termikan ŝarĝon, rezultante en malalta fotoelektra konverta indico. Do nun uzante LD (Laserdioda) pumpadon, alta efikeco, alta potenco kaj longa vivdaŭro povas esti atingitaj. Nd:YAG-laseraj generatoroj povas esti uzataj en la traktado de hemangiomoj kaj inhibicii tumorkreskon. Tamen, la termika damaĝo al la histo estas neselektema. Dum koaguliĝo de la sangaj vaskuloj de la tumoro, la troa energio ankaŭ damaĝos la ĉirkaŭan normalan histon, kaj estas facile lasi cikatrojn post kirurgio. Tial, Nd:YAG-lasero estas plejparte uzata en kirurgio, ginekologio, otorrinolaringologio, kaj malpli en dermatologio.
Yb:YAG, Iterbio (Yb) estas dopita en YAG, kiu povas eligi lumon de 1030nm. La pumpila ondolongo de Yb:YAG estas 941nm, kio estas tre proksima al la elira ondolongo, kiu povas atingi pumpilan kvantuman efikecon de 91.4%, kaj la varmo generita de la pumpilo estas subpremita ene de 10% (plejparto de la enigita energio estas konvertita en eligan energion, malgranda parto de kiu fariĝas varmo, kio signifas, ke la konverta efikeco estas tre alta), kiu estas 25% ĝis 30% de Nd:YAG. Yb:YAG fariĝis unu el la plej allogaj solidstataj laseraj medioj, kaj LD-pumpitaj altpotencaj Yb:YAG solidstataj laseraj generatoroj fariĝis nova esplora temo, kaj estas konsiderataj kiel unu el la ĉefaj direktoj de evoluigaj alt-efikecaj, altpotencaj solidstataj laseraj generatoroj.
Aldone al la supre menciitaj du, YAG ankaŭ povas esti dopita per holmio (Ho), erbio (Er), ktp. Ho:YAG produktas okul-sekurajn 2097nm kaj 2091nm laserojn, ĉefe por optika komunikado, radaro kaj medicinaj aplikoj. Er:YAG eligas lumon de 2.9 μm, kaj la homa korpo havas altan sorban indicon de ĉi tiu ondolongo, kio havas grandan aplikan potencialon por laserkirurgio kaj vaskula kirurgio.
Gasa Lasera Generatoro
Gaslaseraj generatoroj estas lasersistemoj, kiuj uzas gason kiel gajnomedion, ĝenerale pumpante gasajn malŝarĝojn. La specoj de gasoj inkluzivas atomajn gasojn (heliumo-neono, noblagasaj jonoj kaj metalvaporo), molekulajn gasojn (nitrogeno kaj karbondioksido), ekscimerajn gasojn, kaj estas provizitaj per kemiaj reakcioj.
La HeNe-lasera generatoro (HeNe) uzas miksaĵon de 75% aŭ pli da He kaj 15% aŭ malpli da Ne kiel la gajnomedion. Depende de la labormedio, ĝi povas elsendi verdan (543.5nm), flavan (594.1nm), oranĝan (612.0nm), ruĝan (632.8nm) kaj 3 tipojn de preskaŭ-infraruĝa lumo (1152nm, 1523nm kaj 3391nm), el kiuj ruĝa lumo (632.8nm) estas la plej ofte uzata. La radio-eligo de la HeNe-lasera generatoro havas Gaŭsan distribuon, kaj la radio-kvalito estas tre stabila. Kvankam la potenco ne estas alta, ĝi havas bonan rendimenton en la kampo de preciza mezurado.
La komunaj noblagasaj lasergeneratoroj estas argonjonoj (Ar+) kaj kriptonjonoj (Kr+). Ĝia energi-konverta indico povas atingi ĝis 0.6%, kaj ĝi povas kontinue kaj stabile produkti potencon de 30-50w dum longa tempo, kaj ĝia vivdaŭro superas 1000h. Ĉefe uzata en lasera ekrano, Raman-spektroskopio, holografio, nelineara optiko kaj aliaj esplorkampoj, same kiel medicina diagnozo, preskolora apartigo, metrologia materialprilaborado kaj informprilaborado.
Metalvaporaj lasergeneratoroj prenas kupran vaporon kiel ekzemplon. La kupra vapora lasergeneratoro ĉefe eligas verdan lumon (510.5nm) kaj flavan lumon (578.2nm), kiuj povas atingi averaĝan potencon de 100w kaj pintan potencon de 100kw. Ĝia ĉefa aplika areo estas la pumpfonto de tinkturlaseraj generatoroj. Krome, ĝi ankaŭ povas esti uzata por alt-rapida fulmfotado, grand-ekrana projekcia televido kaj materiala prilaborado.
La nitrogena molekula lasera generatoro uzas nitrogenon kiel la gajnomedion, kiu povas elsendi ultraviolan lumon de 337.1 nm, 357.7 nm kaj 315.9 nm, kaj la pinta potenco povas atingi 45 kW. Ĝi povas esti uzata kiel pumpilo por organikaj tinkturfarbaj laseraj generatoroj, kaj ankaŭ estas vaste uzata en lasera apartigo de izotopoj, fluoreska diagnozo, ultra-rapida fotarto, poluodetekto, medicina kaj sanservo, kaj agrikultura bredado. Ĉar ĝia mallonga ondolongo faciligas fokuson por akiri malgrandan punkton, ĝi ankaŭ povas esti uzata por prilabori submikronajn komponantojn.
La gajnomedio uzata en la CO2 lasera generatoro estas karbondioksido miksita kun heliumo kaj nitrogeno, kiu povas eligi fora-infraruĝan lumon centritan je ondolongoj de 9.6 μm kaj 10.6 μm. La generatoro havas altan energi-konvertan rapidecon, la elira potenco povas varii de kelkaj vatoj ĝis dekoj da miloj da vatoj, kaj la ekstreme alta kvalito de la lumradio igas la CO2 lasera generatoro vaste uzata en materiala prilaborado, scienca esplorado, nacia defendo kaj medicino. Vi renkontos diversajn CO2 lasero-tranĉiloj kaj laseraj gravuristoj por gravuri kaj tranĉi lignon, MDF, lamenlignon, ŝtofon, ledon, vitron, plaston kaj akrilon en via ĉiutaga vivo kaj komerco.
Ekscimeroj estas malstabilaj molekuloj, kiuj estas plenigitaj per miksaĵoj de malsamaj noblaj gasoj kaj halogenaj gasoj en la resonatoro por generi laserojn de malsamaj ondolongoj. La ekscito kutime atingiĝas per relativistaj elektronfaskoj (energio pli granda ol 200 keV) aŭ per transversaj rapidaj pulsaj malŝarĝoj. Kiam la malstabilaj molekulaj ligoj de la ekscitita stato de la ekscimero rompiĝas kaj disiĝas en bazstatajn atomojn, la energio de la ekscitita stato liberiĝas en la formo de lasera radiado. Ĝi estas vaste uzata en medicino, optika komunikado, duonkonduktaĵa ekrano, fora sensado, laseraj armiloj kaj aliaj kampoj.
Kemia lasera generatoro estas speciala tipo de gasa lasera sistemo, kiu uzas la energion liberigitan de kemia reakcio por realigi partiklan nombro-inversion. Plej multaj el ili funkcias en molekula transira reĝimo, kaj la tipa ondolonga gamo estas en la preskaŭ-infraruĝa ĝis meza-infraruĝa spektra regiono. La plej gravaj estas aparatoj kun hidrogena fluorido (HF) kaj deŭteria fluorido (DF). La unuaj povas produkti pli ol 15 spektrajn liniojn inter 2.6 kaj 3.3 mikrometroj; la dua havas ĉirkaŭ 25 spektrajn liniojn inter 3.5 kaj 4.2 mikrometroj. Ambaŭ aparatoj nuntempe kapablas je mult-megavataj eligoj. Pro sia grandega energio, ĝi estas ĝenerale uzata en nuklea inĝenierarto kaj militaj kampoj.
Tinktura Lasera Generatoro
Tinkturlaseraj generatoroj uzas organikan tinkturon kiel la laseran medion, kutime likvan solvaĵon. Tinkturlaseraj generatoroj ĝenerale povas esti uzataj super pli vasta gamo de ondolongoj ol gasaj kaj solidstataj laseraj medioj. Ilia larĝa bendlarĝo igas ilin aparte taŭgaj por agordeblaj kaj pulsaj lasergeneratoroj. Tamen, pro ĝia mallonga vivdaŭro de la medio kaj limigita elira potenco, ĝi estas esence anstataŭigita per ondolong-agordeblaj solidstataj laseroj kiel ekzemple titana safiro.
Dioda Lasera Generatoro
Dioda lasera generatoro estas lasera sistemo, kiu uzas duonkonduktaĵajn materialojn kiel la laborsubstancon. Ekzistas 3 ekscitaj reĝimoj: elektra injekto, elektronfaska ekscito kaj optika pumpado. Malgranda grandeco, malalta prezo, alta efikeco, longa servodaŭro, malalta energikonsumo, uzebla en elektronika informo, lasera presado, lasera montrilo, optika komunikado, lasera televido, malgranda lasera projekciilo, elektronika informo, integra optiko kaj aliaj kampoj.
Fibra Lasera Generilo
Fibra lasera generatoro rilatas al tipo de lasera sistemo, kiu uzas vitrofibrojn dopitajn per raraj teraj elementoj kiel gajnomedion. Ĝi estas vaste uzata en metala kaj nemetala presado, markado, gravurado, borado, tranĉado, purigado, veldado (lutumado, akvomalvarmigo, tegaĵo kaj profunda veldado), militistaro, defendo kaj sekureco, medicina ekipaĵo, granda infrastrukturo, kaj kiel pumpilo por aliaj laserfontoj. Vi renkontos... fibraj laseraj gravuristoj por personecigitaj tekstoj kaj ŝablonoj, fibraj laseraj tranĉiloj por metalfabrikado, fibrolaseraj purigaj maŝinoj por forigo de rusto, forigo de farbo kaj forigo de tegaĵoj, fibra lasero velda maŝinoj por metalaj artikoj en via vivo.
Libera Elektrona Lasera Generatoro
Libera elektrona lasera generatoro estas nova tipo de alt-potenca kohera radiada fonto, malsama ol tradicia lasera generatoro. Ĝi ne bezonas gason, likvaĵon aŭ solidon kiel labormaterialon, sed rekte konvertas la kinetan energion de alt-energia elektrona fasko en koheran radiadan energion. Tial, oni povas ankaŭ konsideri, ke la labormaterialo de la libera elektrona lasera generatoro estas liberaj elektronoj. Ĝi havas serion da bonegaj karakterizaĵoj kiel alta potenco, alta efikeco, larĝa gamo de ondolonga agordo kaj tempostrukturo de ultra-mallongaj pulsoj. Krom ĝi, ne ekzistas lasera generatoro, kiu povas havi ĉi tiujn trajtojn samtempe. Ĝi havas konsiderindajn perspektivojn en la kampoj de fizika esplorado, laseraj armiloj, lasera fuzio, fotokemio kaj optikaj komunikadoj.
