Dažniausiai naudojamų pagrindinių lazerių įvadas ir pritaikymas

Nuo pat pirmojo kietojo kūno impulsinio rubino lazerio atsiradimo lazerių vystymasis buvo labai spartus, toliau atsirado lazerių su įvairiomis darbo medžiagomis ir darbo režimais. Lazeriai klasifikuojami įvairiais būdais:

1. Pagal veikimo režimą jis skirstomas į: nuolatinį lazerį, beveik nepertraukiamą lazerį, impulsinį lazerį ir itin trumpų impulsų lazerį.

Nepertraukiamo lazerio lazerio išvestis yra nepertraukiama ir plačiai naudojama lazerinio pjovimo, suvirinimo ir apkalimo srityse. Jo darbinė charakteristika yra ta, kad darbinės medžiagos sužadinimas ir atitinkamas lazerio išėjimas gali būti tęsiamas nepertraukiamai ilgą laiką. Kadangi nuolatinio veikimo metu prietaiso perkaitimo poveikis dažnai neišvengiamas, daugeliu atvejų reikia imtis atitinkamų vėsinimo priemonių.

Impulsinis lazeris turi didelę išėjimo galią ir yra tinkamas lazeriniam žymėjimui, pjovimui, diapazono nustatymui ir kt. Jo veikimo charakteristikos apima lazerio energijos suspaudimą, kad susidarytų siauras impulsų plotis, didelė didžiausia galia ir reguliuojamas pasikartojimo dažnis, daugiausia įskaitant Q perjungimą, režimo fiksavimą. , MOPA ir kiti metodai. Kadangi perkaitimo ir kraštų drožlių efektas gali būti veiksmingai sumažintas padidinus vieno impulso galią, jis dažniausiai naudojamas smulkiam apdorojimui.

2. Pagal darbo juostą skirstoma į: infraraudonųjų spindulių lazerį, matomos šviesos lazerį, ultravioletinį lazerį ir rentgeno lazerį.

Vidutinio infraraudonųjų spindulių lazeriai dažniausiai yra 10,6 um CO2 lazeriai, kurie yra plačiai naudojami;

Plačiai naudojami infraraudonųjų spindulių lazeriai, įskaitant 1064–1070 nm lazerio apdorojimo srityje; 1310 ir 1550 nm šviesolaidžio ryšio srityje; 905 nm ir 1550 nm lidaro diapazono srityje; 878 nm, 976 nm ir tt siurbliams;

Kadangi matomos šviesos lazeriai gali padvigubinti dažnį nuo 532 nm iki 1064 nm, 532 nm žalieji lazeriai plačiai naudojami lazerio apdorojimui, medicinoje ir kt.;

UV lazeriai daugiausia apima 355 nm ir 266 nm. Kadangi UV yra šaltos šviesos šaltinis, jis dažniausiai naudojamas smulkiam apdorojimui, žymėjimui, medicinos reikmėms ir kt.

3. Pagal darbo terpę skirstoma į: dujinį lazerį, skaidulinį lazerį, kietąjį lazerį, puslaidininkinį lazerį ir kt.

3.1 Dujiniai lazeriai daugiausia apima CO2 lazerius, kuriuose kaip darbo terpė naudojamos CO2 dujų molekulės. Jų lazerio bangos ilgiai yra 10,6 um ir 9, 6 um.

Pagrindinis bruožas:

-Bangos ilgis yra tinkamas nemetalinėms medžiagoms apdoroti, o tai kompensuoja problemą, kad pluoštiniai lazeriai negali apdoroti nemetalų, ir skiriasi nuo pluošto lazerinio apdorojimo apdorojimo srityje;

-Energijos konversijos efektyvumas yra apie 20% ~ 25%, nuolatinė išėjimo galia gali siekti 104W, impulso išėjimo energija gali siekti 104 džaulių lygį, o impulso plotis gali būti suspaustas iki nanosekundės lygio;

-Bangos ilgis yra tiesiai atmosferos lange ir yra daug mažiau kenksmingas žmogaus akiai nei matoma šviesa ir 1064 nm infraraudonųjų spindulių šviesa.

Jis plačiai naudojamas medžiagų apdorojimo, ryšių, radaro, sukeltų cheminių reakcijų, chirurgijos ir kt. Jis taip pat gali būti naudojamas lazeriu sukeltoms termobranduolinėms reakcijoms, lazeriniam izotopų atskyrimui ir lazeriniams ginklams.

3.2 Skaidulinis lazeris reiškia lazerį, kuris kaip stiprinimo terpę naudoja retųjų žemių elementais legiruotą stiklo pluoštą. Dėl savo puikių eksploatacinių savybių ir savybių, taip pat kainos pranašumų jis šiuo metu yra plačiausiai naudojamas lazeris. Savybės yra šios:

(1) Gera pluošto kokybė: optinio pluošto bangolaidžio struktūra lemia, kad skaiduliniu lazeriu lengva gauti vieno skersinio režimo išvestį, jį mažai veikia išoriniai veiksniai ir galima pasiekti didelio ryškumo lazerio išvestį.

(2) Išėjimo lazeris turi daug bangų ilgių: Taip yra todėl, kad retųjų žemių jonų energijos lygiai yra labai turtingi ir yra daug retųjų žemių jonų tipų;

(3) Didelis efektyvumas: bendras komercinių skaidulinių lazerių elektrooptinis efektyvumas siekia net 25%, o tai naudinga mažinant išlaidas, taupant energiją ir apsaugant aplinką.

(4) Geros šilumos išsklaidymo charakteristikos: stiklo medžiaga turi ypač mažą tūrio ir ploto santykį, greitą šilumos išsklaidymą ir mažus nuostolius, todėl konversijos efektyvumas yra didelis, o lazerio slenkstis yra žemas;

(5) Kompaktiška struktūra ir didelis patikimumas: rezonansinėje ertmėje nėra optinio lęšio, kurio privalumai yra nereikalaujantis reguliavimo, nereikalaujantis priežiūros ir didelio stabilumo, kuris neprilygsta tradiciniams lazeriams;

(6) Mažos gamybos sąnaudos: Stiklo optinio pluošto gamybos sąnaudos yra mažos, technologijos yra brandžios ir miniatiūrizavimo bei intensyvinimo pranašumai, atsirandantys dėl optinio pluošto vyniojamumo.

Šviesolaidiniai lazeriai turi platų pritaikymo spektrą, įskaitant lazerinius pluošto ryšius, lazerinius kosminius tolimojo susisiekimo ryšius, pramoninių laivų statybą, automobilių gamybą, graviravimą lazeriu, žymėjimą lazeriu, pjovimą lazeriu, spausdinimo volelius, karinę gynybą ir saugumą, medicinos įrangą ir įrangą bei kaip siurbliai kitiems lazeriams Pu Yuan ir pan.

3.3 Kietojo kūno lazerių darbo terpė yra izoliuojantys kristalai, kurie paprastai sužadinami optiniu siurbimu.

YAG lazeriuose (su rubidžiu legiruotu itrio aliuminio granato kristalu) kaip siurblio lempos dažniausiai naudojamos kriptono arba ksenono lempos, nes Nd jonai sugers tik keletą specifinių bangos ilgių siurblio šviesos, o didžioji dalis energijos bus paversta šilumos energija. Paprastai YAG lazerio energijos konversijos efektyvumas yra mažas. O lėtą apdorojimo greitį pamažu keičia skaiduliniai lazeriai.

Naujas kietojo kūno lazeris, didelės galios kietojo kūno lazeris, pumpuojamas puslaidininkiniu lazeriu. Privalumai yra didelis energijos konversijos efektyvumas, puslaidininkinių lazerių elektrooptinės konversijos efektyvumas siekia net 50%, tai yra daug didesnis nei blykstės lempų; eksploatacijos metu susidaranti reaktyvioji šiluma yra maža, vidutinė temperatūra yra stabili ir gali būti padaryta visiškai sukietėjusiu įrenginiu, pašalinant vibracijos įtaką, o lazerio spektro linija yra siauresnė, geresnis dažnio stabilumas; ilgas tarnavimo laikas, paprasta struktūra ir paprasta naudoti.

Pagrindinis kietojo kūno lazerių pranašumas, palyginti su skaiduliniais lazeriais, yra tas, kad vieno impulso energija yra didesnė. Kartu su itin trumpu impulsų moduliavimu nuolatinė galia paprastai yra didesnė nei 100 W, o didžiausia impulsų galia gali siekti 109 W. Tačiau kadangi darbinės terpės paruošimas yra sudėtingesnis, jis yra brangesnis.

Pagrindinis bangos ilgis yra 1064 nm artimo infraraudonųjų spindulių, o 532 nm kietojo kūno lazeris, 355 nm kietojo kūno lazerį ir 266 nm kietojo kūno lazerį galima gauti padvigubinant dažnį.

3.4 Puslaidininkinis lazeris, taip pat žinomas kaip lazerinis diodas, yra lazeris, kurio darbinė medžiaga naudoja puslaidininkines medžiagas.

Puslaidininkiniai lazeriai nereikalauja sudėtingų rezonansinių ertmių struktūrų, todėl labai tinka miniatiūrizavimui ir lengvumo poreikiams. Jo fotoelektrinės konversijos koeficientas yra didelis, jo tarnavimo laikas ilgas ir jam nereikia priežiūros. Jis dažnai naudojamas nukreipiant, rodant, bendraujant ir kitomis progomis. Jis taip pat dažnai naudojamas kaip siurblio šaltinis kitiems lazeriams. Lazeriniai diodai, lazeriniai rodyklės ir kiti žinomi gaminiai naudoja puslaidininkinius lazerius.