Yleisesti käytettyjen valtavirran lasereiden esittely ja sovellukset

Ensimmäisen solid-state-pulssi-rubiinilaserin ilmestymisen jälkeen lasereiden kehitys on ollut erittäin nopeaa, ja lasereita, joissa on erilaisia ​​työmateriaaleja ja toimintatapoja, on ilmaantunut edelleen. Laserit luokitellaan eri tavoin:

1. Toimintatilan mukaan se jaetaan: jatkuva laser, lähes jatkuva laser, pulssilaser ja ultralyhyt pulssi laser.

Jatkuvan laserin laserteho on jatkuva ja sitä käytetään laajalti laserleikkauksen, hitsauksen ja päällystyksen aloilla. Sen toimintaominaisuus on, että työaineen viritystä ja sitä vastaavaa lasertehoa voidaan jatkaa jatkuvalla tavalla pitkän ajanjakson ajan. Koska laitteen ylikuumenemisvaikutus on usein väistämätön jatkuvan käytön aikana, on useimmissa tapauksissa ryhdyttävä asianmukaisiin jäähdytystoimenpiteisiin.

Pulssilaserilla on suuri lähtöteho ja se soveltuu lasermerkintään, -leikkaukseen, -mittaukseen jne. Sen toimintaominaisuuksiin kuuluu laserenergian kompressointi kapea pulssin leveyden muodostamiseksi, korkea huipputeho ja säädettävä toistotaajuus, mukaan lukien pääasiassa Q-kytkentä, tilan lukitus. , MOPA ja muut menetelmät. Koska ylikuumenemisvaikutusta ja reunahalkeusvaikutusta voidaan vähentää tehokkaasti lisäämällä yksittäisen pulssin tehoa, sitä käytetään enimmäkseen hienokäsittelyssä.

2. Työkaistan mukaan se jaetaan: infrapunalaser, näkyvän valon laser, ultravioletti laser ja röntgenlaser.

Keski-infrapunalaserit ovat pääasiassa 10,6 um CO2-lasereita, joita käytetään laajalti;

Lähi-infrapunalasereita käytetään laajalti, mukaan lukien 1064 ~ 1070 nm laserkäsittelyn alalla; 1310 ja 1550 nm valokuituviestinnän alalla; 905 nm ja 1550 nm lidar-etäisyyden alalla; 878 nm, 976 nm jne. pumppusovelluksiin;

Koska näkyvän valon laserit voivat kaksinkertaistaa taajuuden 532 nm - 1064 nm, 532 nm vihreitä lasereita käytetään laajalti laserkäsittelyssä, lääketieteellisissä sovelluksissa jne.;

UV-laserit sisältävät pääasiassa 355 nm ja 266 nm. Koska UV on kylmä valonlähde, sitä käytetään enimmäkseen hienokäsittelyssä, merkinnässä, lääketieteellisissä sovelluksissa jne.

3. Työvälineen mukaan se jaetaan: kaasulaser, kuitulaser, kiinteä laser, puolijohdelaser jne.

3.1 Kaasulaserit sisältävät pääasiassa CO2-lasereita, jotka käyttävät työväliaineena CO2-kaasumolekyylejä. Niiden laseraallonpituudet ovat 10.6um ja 9.6um.

pääominaisuus:

-Aallonpituus soveltuu ei-metallisten materiaalien käsittelyyn, mikä korvaa sen ongelman, että kuitulaserit eivät pysty käsittelemään ei- metalleja, ja sillä on erilaiset ominaisuudet kuin kuitulaserkäsittelyssä käsittelykentällä;

- Energian muunnostehokkuus on noin 20% ~ 25%, jatkuva lähtöteho voi saavuttaa 104 W:n tason, pulssin lähtöenergia voi saavuttaa 104 joulen tason ja pulssin leveys voidaan puristaa nanosekunnin tasolle;

-Aallonpituus on oikea ilmakehän ikkunassa ja on paljon vähemmän haitallinen ihmissilmälle kuin näkyvä valo ja 1064nm infrapunavalo.

Sitä käytetään laajalti materiaalinkäsittelyssä, viestinnässä, tutkassa, indusoiduissa kemiallisissa reaktioissa, kirurgiassa jne. Sitä voidaan käyttää myös laserin aiheuttamissa lämpöydinreaktioissa, isotooppien lasererotuksessa ja laseraseissa.

3.2 Kuitulaserilla tarkoitetaan laseria, joka käyttää vahvistusväliaineena harvinaisten maametallien elementeillä seostettua lasikuitua. Erinomaisen suorituskyvyn ja ominaisuuksiensa sekä kustannusetujensa ansiosta se on tällä hetkellä eniten käytetty laser. Ominaisuudet ovat seuraavat:

(1) Hyvä säteen laatu: Optisen kuidun aaltoputkirakenne määrittää, että kuitulaserilla on helppo saada yksi poikittaismuotoinen lähtö, ulkoiset tekijät vaikuttavat siihen vain vähän ja voivat saavuttaa korkean kirkkauden lasertulostuksen.

(2) Lähtölaserilla on monia aallonpituuksia: Tämä johtuu siitä, että harvinaisten maametallien ionien energiatasot ovat erittäin rikkaat ja harvinaisten maametallien ioneja on monenlaisia;

(3) Korkea hyötysuhde: Kaupallisten kuitulaserien yleinen sähkö-optinen hyötysuhde on jopa 25%, mikä on hyödyllistä kustannusten vähentämisen, energiansäästön ja ympäristönsuojelun kannalta.

(4) Hyvät lämmönpoisto-ominaisuudet: lasimateriaalilla on erittäin alhainen tilavuus-pinta-ala-suhde, nopea lämmön hajoaminen ja pieni häviö, joten muunnostehokkuus on korkea ja laserkynnys on alhainen;

(5) Kompakti rakenne ja korkea luotettavuus: Resonanssiontelossa ei ole optista linssiä, jonka etuna on säätövapaa, huoltovapaa ja korkea vakaus, joka on vertaansa vailla perinteisiin lasereihin;

(6) Alhaiset valmistuskustannukset: Lasikuidulla on alhaiset valmistuskustannukset, kypsä tekniikka ja optisen kuidun kelattavuuden tuomat miniatyrisoinnin ja tehostamisen edut.

Kuitulasereilla on laaja valikoima sovelluksia, mukaan lukien laserkuituviestintä, laseravaruuden pitkän matkan viestintä, teollinen laivanrakennus, autojen valmistus, laserkaiverrus, lasermerkintä, laserleikkaus, tulostustelat, sotilaallinen puolustus ja turvallisuus, lääketieteelliset laitteet ja laitteet sekä kuten pumput muille lasereille Pu Yuan ja niin edelleen.

3.3 Solid-state-laserien työskentelyväliaineena ovat eristävät kiteet, jotka yleensä viritetään optisella pumppauksella.

YAG-laserit (rubidium-seostettu yttrium-alumiinigranaattikide) käyttävät yleisesti krypton- tai ksenonlamppuja pumppulampuina, koska Nd-ionit absorboivat vain muutaman tietyn aallonpituuden pumpun valosta ja suurin osa energiasta muunnetaan lämpöenergiaksi. Yleensä YAG Laser -energian muunnostehokkuus on alhainen. Ja hidas käsittelynopeus korvataan vähitellen kuitulasereilla.

Uusi puolijohdelaser, suuritehoinen puolijohdelaser, jota pumpataan puolijohdelaserilla. Edut ovat korkea energian muunnostehokkuus, puolijohdelaserien sähkö-optinen muunnostehokkuus on jopa 50%, mikä on paljon korkeampi kuin salamalamppujen; käytön aikana syntyvä reaktiivinen lämpö on pieni, keskilämpötila on vakaa, ja siitä voidaan tehdä täysin kovettunut laite, joka eliminoi tärinän vaikutuksen, ja laserspektriviiva on kapeampi, parempi taajuuden vakaus; pitkä käyttöikä, yksinkertainen rakenne ja helppokäyttöinen.

Puolijohdelaserien tärkein etu kuitulasereihin verrattuna on, että yksittäisen pulssin energia on suurempi. Yhdessä ultralyhyen pulssimodulaation kanssa jatkuva teho on yleensä yli 100 W ja pulssin huipputeho voi olla jopa 109 W. Koska työväliaineen valmistus on kuitenkin monimutkaisempaa, se on kalliimpaa.

Pääaallonpituus on 1064nm lähi-infrapuna, ja 532nm solid-state laser, 355nm solid-state laser ja 266nm solid-state laser voidaan saada taajuuden kaksinkertaistamisen avulla.

3.4 Puolijohdelaser, joka tunnetaan myös nimellä laserdiodi, on laser, joka käyttää puolijohdemateriaaleja työaineenaan.

Puolijohdelaserit eivät vaadi monimutkaisia ​​resonanssiontelorakenteita, joten ne soveltuvat hyvin miniatyrisointiin ja kevyisiin tarpeisiin. Sen valosähköinen muunnosnopeus on korkea, sen käyttöikä on pitkä, eikä se vaadi huoltoa. Sitä käytetään usein osoittamiseen, näyttöön, viestintäetäisyyden määrittämiseen ja muihin tilanteisiin. Sitä käytetään usein myös muiden lasereiden pumppulähteenä. Laserdiodit, laserosoittimet ja muut tutut tuotteet käyttävät puolijohdelasereita.