Üldkasutatavate tavalaserite tutvustus ja rakendused

Since the advent of the first solid-state pulsed ruby laser, the development of lasers has been very rapid, and lasers with various working materials and operating modes have continued to appear. Lasers are classified in various ways:

1. Vastavalt töörežiimile jaguneb see: pidev laser, kvaasipidev laser, impulsslaser ja ülilühike impulsslaser.

Pideva laseri laserväljund on pidev ja seda kasutatakse laialdaselt laserlõikamise, keevitamise ja katmise valdkonnas. Selle tööomadus seisneb selles, et tööaine ergastamist ja vastavat laserväljundit saab jätkata pidevalt pika aja jooksul. Kuna seadme ülekuumenemise mõju on pideva töötamise ajal sageli vältimatu, tuleb enamikul juhtudel kasutusele võtta vastavad jahutusmeetmed.

Impulsslaseril on suur väljundvõimsus ja see sobib lasermärgistamiseks, lõikamiseks, kauguse määramiseks jne. Selle tööomaduste hulka kuulub laserenergia kokkusurumine kitsa impulsi laiuse moodustamiseks, kõrge tippvõimsus ja reguleeritav kordussagedus, mis hõlmab peamiselt Q-lülitust, režiimi lukustamist. , MOPA ja muud meetodid. Kuna ühe impulsi võimsust suurendades saab ülekuumenemise efekti ja servalõhkumise efekti tõhusalt vähendada, kasutatakse seda enamasti peentöötluses.

2. Tööriba järgi jaguneb see: infrapunalaseriks, nähtava valguse laseriks, ultraviolettlaseriks ja röntgenlaseriks.

Keskmise infrapuna laserid on peamiselt 10,6 um CO2 laserid, mida kasutatakse laialdaselt;

Lähis-infrapuna lasereid kasutatakse laialdaselt, sealhulgas 1064–1070 nm lasertöötluse valdkonnas; 1310 ja 1550 nm kiudoptilise side valdkonnas; 905 nm ja 1550 nm lidari ulatuse valdkonnas; 878nm, 976nm jne pumbarakenduste jaoks;

Kuna nähtava valguse laserid võivad sagedust kahekordistada vahemikus 532 nm kuni 1064 nm, kasutatakse 532 nm rohelisi lasereid laialdaselt lasertöötluses, meditsiinilistes rakendustes jne;

UV-laserid hõlmavad peamiselt 355 nm ja 266 nm. Kuna UV on külm valgusallikas, kasutatakse seda enamasti peentöötlusel, märgistamisel, meditsiinilistel rakendustel jne.

3. Töökeskkonna järgi jaguneb see: gaaslaser, kiudlaser, tahke laser, pooljuhtlaser jne.

3.1 Gaaslaserite hulka kuuluvad peamiselt CO2 laserid, mis kasutavad töökeskkonnana CO2 gaasimolekule. Nende laseri lainepikkused on 10,6 um ja 9,6 um.

peamine omadus:

- Lainepikkus sobib mittemetalliliste materjalide töötlemiseks, mis korvab probleemi, et kiudlaserid ei suuda mittemetalle töödelda, ja sellel on töötlemisvaldkonnas kiudlaseriga töötlemisest erinevad omadused;

- Energia muundamise efektiivsus on umbes 20% ~ 25%, pidev väljundvõimsus võib ulatuda 104 W tasemeni, impulsi väljundenergia võib ulatuda 104 džaulini ja impulsi laiust saab kokku suruda nanosekundi tasemele;

-Lainepikkus on õige atmosfääriaknas ja on inimsilmale palju vähem kahjulik kui nähtav valgus ja 1064nm infrapunavalgus.

Seda kasutatakse laialdaselt materjalide töötlemisel, sides, radaris, indutseeritud keemilistes reaktsioonides, kirurgias jne. Seda saab kasutada ka laseriga indutseeritud termotuumareaktsioonides, isotoopide lasereraldamisel ja laserrelvades.

3.2 Kiudlaser viitab laserile, mis kasutab võimenduskeskkonnana haruldaste muldmetallidega legeeritud klaaskiudu. Tänu oma suurepärasele jõudlusele ja omadustele ning kulueelistele on see praegu kõige laialdasemalt kasutatav laser. Funktsioonid on järgmised:

(1) Hea kiire kvaliteet: optilise kiu lainejuhistruktuur määrab, et kiudlaseriga on lihtne saada ühe põikrežiimi väljundit, välistegurid mõjutavad seda vähe ja see võib saavutada suure heledusega laserväljundi.

(2) Väljundlaseril on palju lainepikkusi: selle põhjuseks on asjaolu, et haruldaste muldmetallide ioonide energiatasemed on väga rikkad ja haruldaste muldmetallide ioone on mitut tüüpi;

(3) Kõrge kasutegur: kaubanduslike kiudlaserite üldine elektro-optiline efektiivsus on kuni 25%, mis on kasulik kulude vähendamiseks, energia säästmiseks ja keskkonnakaitseks.

(4) Head soojuse hajumise omadused: klaasmaterjalil on äärmiselt madal ruumala ja pindala suhe, kiire soojuse hajumine ja väike kadu, nii et muundamise efektiivsus on kõrge ja laseri lävi on madal;

(5) Kompaktne struktuur ja kõrge töökindlus: resonantsõõnes pole optilist läätse, mille eeliseks on reguleerimisvaba, hooldusvaba ja kõrge stabiilsus, mis on võrreldamatu traditsiooniliste laseritega;

(6) Madalad tootmiskulud: klaasoptilisel kiul on madalad tootmiskulud, küps tehnoloogia ning optilise kiu keritavuse tõttu miniaturiseerimise ja intensiivistamise eelised.

Kiudlaseritel on lai valik rakendusi, sealhulgas laserkiudside, laserkosmose kaugside, tööstuslik laevaehitus, autode tootmine, lasergraveerimine, lasermärgistamine, laserlõikamine, trükirullikud, sõjaline kaitse ja julgeolek, meditsiiniseadmed ja -seadmed ning teiste Pu Yuani laserite pumbadena ja nii edasi.

3.3 Tahkislaserite töökeskkonnaks on isoleerivad kristallid, mida tavaliselt ergastatakse optilise pumpamisega.

YAG-laserid (rubiidiumiga legeeritud ütriumalumiinium-granaatkristall) kasutavad tavaliselt pumbalampidena krüptoon- või ksenoonlampe, kuna Nd-ioonid neelavad pumbavalgust vaid mõne kindla lainepikkusega ja suurem osa energiast muundatakse soojusenergiaks. Tavaliselt on YAG Laseri energia muundamise efektiivsus madal. Ja aeglane töötlemiskiirus asendatakse järk-järgult kiudlaseritega.

Uus pooljuhtlaser, suure võimsusega pooljuhtlaseriga pumbatav pooljuhtlaser. Eelised on kõrge energia muundamise efektiivsus, pooljuhtlaserite elektrooptilise muundamise efektiivsus on kuni 50%, mis on palju kõrgem kui välklampidel; töö ajal tekkiv reaktiivne soojus on väike, keskmise temperatuur on stabiilne ja sellest saab teha täielikult kõvenenud seadme, mis välistab vibratsiooni mõju, ja laserspektri joon on kitsam, parem sageduse stabiilsus; pikk kasutusiga, lihtne struktuur ja lihtne kasutada.

Tahkislaserite peamine eelis kiudlaserite ees on see, et ühe impulsi energia on suurem. Koos ülilühikese impulsi modulatsiooniga on pidev võimsus üldiselt üle 100 W ja impulsi tippvõimsus võib ulatuda 109 W-ni. Kuna aga töökeskkonna valmistamine on keerulisem, on see kallim.

Peamine lainepikkus on 1064 nm lähi-infrapuna ja 532 nm pooljuhtlaserit, 355 nm pooljuhtlaserit ja 266 nm tahkislaserit saab sageduse kahekordistamisega.

3.4 Pooljuhtlaser, tuntud ka kui laserdiood, on laser, mis kasutab tööainena pooljuhtmaterjale.

Pooljuhtlaserid ei vaja keerulisi resonantsõõnsustruktuure, seega sobivad need väga hästi miniaturiseerimiseks ja kergekaalu vajadusteks. Selle fotoelektriline konversioonimäär on kõrge, eluiga pikk ja ei vaja hooldust. Seda kasutatakse sageli osutamisel, kuvamisel, suhtluskauguse määramisel ja muudel juhtudel. Seda kasutatakse sageli ka teiste laserite pumbaallikana. Laserdioodid, laserosutajad ja muud tuttavad tooted kasutavad kõik pooljuhtlasereid.