Принципы и типылазер
Что такое лазер?
ЛАЗЕР (усиление света путем вынужденного испускания излучения). Чтобы получить более полное представление, взгляните на изображение ниже:
Атом, находящийся на более высоком энергетическом уровне, спонтанно переходит на более низкий энергетический уровень и испускает фотон. Этот процесс называется спонтанным излучением.
Популярное можно понять так: мяч на земле — это его наиболее подходящее положение, когда внешняя сила подталкивает мяч в воздух (так называемый «насос»). Как только внешняя сила исчезает, мяч падает с большой высоты, высвобождая определённое количество энергии. Если мяч представляет собой определённый атом, то этот атом испускает фотон с определённой длиной волны во время перехода.
Классификация лазеров
Люди освоили принцип лазерной генерации, начали разрабатывать различные виды лазеров; если классифицировать лазеры по рабочему материалу, то их можно разделить на газовые лазеры, твердотельные лазеры, полупроводниковые лазеры и т. д.
1. Классификация газового лазера: атом, молекула, ион;
Рабочим веществом газового лазера является газ или пары металла, что характеризуется широким диапазоном длин волн лазерной генерации. Наиболее распространён CO2-лазер, в котором CO2 используется в качестве рабочего вещества для генерации инфракрасного лазера с длиной волны 10,6 мкм путём возбуждения электрического разряда.
Поскольку рабочим веществом газового лазера является газ, общая структура лазера слишком велика, а длина волны выходного излучения слишком велика, что приводит к низкой производительности обработки материалов. Поэтому газовые лазеры вскоре были сняты с производства и использовались только в определённых областях, например, для лазерной маркировки некоторых пластиковых деталей.
2, твердотельный лазерклассификация: рубин, Nd:YAG и т.д.;
Рабочим материалом твердотельного лазера является рубин, неодимовое стекло, иттрий-алюминиевый гранат (YAG) и т. д., представляющий собой небольшое количество ионов, равномерно внедренных в кристалл или стекло материала в качестве матрицы, называемых активными ионами.
Твердотельный лазер состоит из рабочего вещества, системы накачки, резонатора и системы охлаждения и фильтрации. Черный квадрат в центре изображения ниже представляет собой лазерный кристалл, который выглядит как светлое прозрачное стекло и состоит из прозрачного кристалла, легированного редкоземельными металлами. Особая структура атома редкоземельного металла формирует инверсию населенностей частиц при освещении источником света (просто представьте, как множество шаров на земле выталкиваются в воздух), а затем испускает фотоны при переходе частиц. Когда количество фотонов достаточно, формируется лазер. Чтобы гарантировать однонаправленный выход излучаемого лазера, предусмотрены полные зеркала (левая линза) и полуотражающие выходные зеркала (правая линза). Когда лазер выходит и затем проходит через определенную оптическую конструкцию, формируется лазерная энергия.
3, полупроводниковый лазер
Полупроводниковые лазеры можно представить себе как фотодиод. В диоде есть p-n-переход, и при подаче определённого тока электронный переход в полупроводнике открывается и испускает фотоны, что приводит к генерации лазера. При небольшой энергии лазера, выделяемой полупроводником, маломощный полупроводниковый прибор может быть использован в качестве источника накачки (возбуждения)волоконный лазерТаким образом, формируется волоконный лазер. Если мощность полупроводникового лазера увеличить до уровня, позволяющего напрямую направлять излучение на обработку материалов, он становится прямым полупроводниковым лазером. В настоящее время мощность прямых полупроводниковых лазеров на рынке достигла 10 000 Вт.
Помимо вышеупомянутых лазеров, были также изобретены жидкостные лазеры, также известные как топливные лазеры. Жидкостные лазеры имеют более сложную конструкцию и более сложное рабочее тело, чем твердотельные, поэтому используются редко.
Время публикации: 15 апреля 2024 г.