Teknologi laser telah disepadukan ke dalam kehidupan seharian dunia moden. Pelbagai jenis penjana laser berfungsi pada panjang gelombang yang berbeza, memaparkan ciri yang berbeza, dan oleh itu digunakan untuk tujuan yang berbeza.
Bergantung pada medium yang digunakan, penjana laser dibahagikan kepada enam jenis: keadaan pepejal, gas, pewarna, diod, gentian, dan penjana laser elektron bebas. Antaranya, terdapat banyak subbahagian laser keadaan pepejal dan gas. Kecuali laser elektron bebas, kebanyakan kaedah penjanaan laser adalah berdasarkan mekanisme yang sama, berdasarkan komponen seperti sumber pam, resonator optik, dan medium perolehan.
Artikel ini membimbing anda melalui jenis penjana laser yang paling biasa, cirinya dan aplikasinya.
Penjana laser keadaan pepejal
Dalam penjana laser keadaan pepejal, cahaya biasanya digunakan sebagai sumber pam, dan kristal atau kaca digunakan untuk menghasilkan cahaya laser. Bahan ini terdiri daripada matriks dan ion diaktifkan. Bahan matriks menyediakan persekitaran untuk ion diaktifkan untuk menghasilkan laser. Ion teraktif yang biasa digunakan ialah ion logam peralihan, seperti ion kromium, kobalt dan nikel., dan ion logam nadir bumi, seperti ion neodymium. Cermin yang disalut dengan filem dielektrik digunakan sebagai cermin resonator, termasuk cermin penuh dan separuh cermin. Dengan gabungan ion diaktifkan yang berbeza dan bahan matriks dan panjang gelombang pengujaan cahaya, laser pelbagai panjang gelombang dipancarkan.
Output panjang gelombang laser oleh penjana laser ruby ialah 694.3nm, dan kadar penukaran fotoelektrik adalah serendah 0.1%. Walau bagaimanapun, hayat pendarfluornya adalah panjang, yang kondusif untuk penyimpanan tenaga, dan ia boleh mengeluarkan kuasa puncak nadi yang tinggi. Laser yang dihasilkan oleh batang delima dengan ketebalan teras pen dan rasuk panjang boleh dengan mudah menembusi kepingan besi. Sebelum kemunculan sistem laser YAG yang lebih cekap, sistem laser delima digunakan secara meluas dalam pemotongan dan penggerudian. Di samping itu, cahaya 694nm mudah diserap oleh melanin, jadi laser delima juga digunakan dalam rawatan lesi berpigmen (bintik-bintik kulit).
Penjana laser Ti: Sapphire mempunyai julat panjang gelombang boleh melaras yang luas dari 660nm hingga 1200nm. Apabila digunakan dengan teknologi penggandaan frekuensi (yang boleh menggandakan kekerapan cahaya, iaitu mengurangkan separuh panjang gelombang), julat panjang gelombang boleh dilanjutkan kepada 330nm-600nm. Sistem laser nilam titanium digunakan dalam spektroskopi femtosecond, penyelidikan optik tak linear, penjanaan cahaya putih, penjanaan gelombang terahertz, dsb., dan juga mempunyai aplikasi dalam kecantikan perubatan.
YAG ialah akronim yttrium aluminium garnet, yang merupakan matriks kristal laser yang paling baik pada masa ini. Selepas didop dengan neodymium (Nd), ia boleh mengeluarkan cahaya 1064nm, dan kuasa keluaran berterusan maksimum boleh mencapai 1000w. Pada hari-hari awal, lampu kilat gas lengai digunakan sebagai sumber pam, tetapi kaedah pam lampu kilat mempunyai julat spektrum yang luas, kebetulan yang lemah dengan spektrum penyerapan medium keuntungan, dan beban haba yang besar, menghasilkan kadar penukaran fotoelektrik yang rendah. Menggunakan pengepaman diod laser (LD), sistem boleh menghasilkan cahaya laser dengan kecekapan tinggi, kuasa tinggi dan jangka hayat yang panjang.
Penjana laser Nd:YAG boleh digunakan dalam rawatan hemangioma dan menghalang pertumbuhan tumor. Walau bagaimanapun, kerosakan haba pada tisu adalah tidak selektif. Semasa membekukan saluran darah tumor, tenaga yang berlebihan juga akan merosakkan tisu normal di sekelilingnya, dan mudah meninggalkan parut selepas pembedahan. Oleh itu, laser Nd:YAG kebanyakannya digunakan dalam pembedahan, ginekologi, ENT, dan kurang dalam dermatologi.
Yb:YAG, Ytterbium (Yb) didopkan ke dalam YAG, yang boleh mengeluarkan cahaya 1030nm. Panjang gelombang pam Yb: YAG ialah 941nm, yang sangat hampir dengan panjang gelombang keluaran, yang boleh mencapai kecekapan kuantum pam sebanyak 91.4%. Ini bermakna kebanyakan tenaga input ditukar kepada tenaga keluaran manakala hanya sebahagian kecil daripada tenaga bertukar menjadi haba. Haba yang dijana oleh pam ditindas kepada dalam 10%, peratusan yang agak rendah berbanding dengan Nd:YAG, yang kehilangan 25% hingga 30% tenaga dalam bentuk haba. Yb:YAG telah menjadi salah satu medium laser keadaan pepejal yang paling menarik, dan penjana laser keadaan pepejal Yb:YAG yang dipam LD telah menjadi tempat tumpuan penyelidikan baharu, dengan potensi untuk penjana laser keadaan pepejal berkecekapan tinggi dan berkuasa tinggi.
Sebagai tambahan kepada dua di atas, YAG boleh didopkan dengan holmium (Ho), erbium (Er), dan banyak unsur lain. Ho:YAG menghasilkan laser 2097nm dan 2091nm yang selamat untuk mata, terutamanya untuk komunikasi optik, radar dan aplikasi perubatan. Er:YAG mengeluarkan cahaya 2.9-μm, dan tubuh manusia mempunyai kadar penyerapan yang tinggi bagi panjang gelombang ini, jadi ia mempunyai potensi besar untuk digunakan untuk pembedahan laser dan pembedahan vaskular.
Penjana laser gas
Penjana laser gas adalah sistem laser yang menggunakan gas sebagai medium keuntungan, secara amnya mengepam pelepasan gas. Jenis-jenis gas termasuk gas atom (helium-neon, ion gas mulia, dan wap logam), gas molekul (nitrogen dan karbon dioksida), dan gas excimer. Mereka biasanya dihasilkan di bawah tindak balas kimia.
Penjana laser HeNe (HeNe) menggunakan campuran 75% atau lebih He dan 15% atau kurang Ne sebagai medium perolehan. Bergantung pada persekitaran kerja, ia boleh memancarkan hijau (543.5nm), kuning (594.1nm), oren (612.0nm), merah (632.8nm), dan tiga jenis cahaya inframerah dekat (1152nm, 1523nm dan 3391nm), di mana lampu merah yang paling biasa digunakan (632.8). Keluaran rasuk oleh penjana laser HeNe mempunyai taburan Gaussian, dan kualiti rasuk sangat stabil. Walaupun kuasanya tidak tinggi, ia mempunyai prestasi yang baik dalam bidang pengukuran ketepatan.
Penjana laser gas mulia biasa berfungsi dengan ion argon (Ar+) dan ion kripton (Kr+). Kadar penukaran tenaganya boleh mencapai sehingga 0.6%, dan ia boleh mengeluarkan kuasa secara berterusan dan stabil sebanyak 30-50w untuk masa yang lama, dan jangka hayatnya melebihi 1000j. Jenis laser ini digunakan terutamanya dalam paparan laser, spektroskopi Raman, holografi, optik tak linear, dan bidang penyelidikan lain, serta diagnosis perubatan, pemisahan warna percetakan, pemprosesan bahan metrologi dan pemprosesan maklumat.
Penjana laser wap logam berfungsi dengan wap logam. Sebagai contoh, penjana laser wap tembaga terutamanya mengeluarkan cahaya hijau (510.5nm) dan cahaya kuning (578.2nm), yang boleh mencapai kuasa purata 100w dan kuasa puncak 100kw. Aplikasi utamanya ialah sumber pam penjana laser pewarna. Selain itu, ia juga boleh digunakan untuk fotografi kilat berkelajuan tinggi, TV tayangan skrin besar dan pemprosesan bahan.
Penjana laser molekul nitrogen menggunakan nitrogen sebagai medium keuntungan, yang boleh memancarkan cahaya ultraviolet 337.1 nm, 357.7 nm, dan 315.9 nm, dan kuasa puncak boleh mencapai 45kw. Ia boleh digunakan sebagai sumber cahaya pam untuk penjana laser pewarna organik dan juga digunakan secara meluas dalam pengasingan laser isotop, diagnosis pendarfluor, fotografi berkelajuan ultra tinggi, pengesanan pencemaran, penjagaan perubatan dan kesihatan, dan pembiakan pertanian. Oleh kerana panjang gelombangnya yang pendek lebih mudah difokuskan untuk mendapatkan titik kecil, ia juga boleh digunakan untuk memproses komponen sub-mikron.
Media keuntungan yang digunakan dalam penjana laser CO2 ialah karbon dioksida bercampur dengan helium dan nitrogen, yang boleh mengeluarkan cahaya inframerah jauh berpusat pada 9.6 μm dan 10.6 μm panjang gelombang. Penjana mempunyai kadar penukaran tenaga yang tinggi, kuasa keluaran boleh berkisar dari beberapa watt hingga puluhan ribu watt, dan kualiti pancaran yang sangat tinggi menjadikan penjana laser CO2 digunakan secara meluas dalam pemprosesan bahan, penyelidikan saintifik, pertahanan negara dan perubatan.
Excimer ialah molekul tidak stabil yang dipenuhi dengan campuran gas mulia yang berbeza dan gas halogen dalam resonator untuk menghasilkan laser dengan panjang gelombang yang berbeza. Pengujaan biasanya dicapai oleh rasuk elektron relativistik (tenaga lebih daripada 200 keV) atau dengan nyahcas nadi pantas melintang. Apabila ikatan molekul tidak stabil excimer keadaan teruja dipecahkan dan dipisahkan kepada atom keadaan tanah, tenaga keadaan teruja dibebaskan dalam bentuk sinaran laser. Ia digunakan secara meluas dalam perubatan, komunikasi optik, paparan semikonduktor, penderiaan jauh, senjata laser, dan bidang lain.
Penjana laser kimia adalah jenis sistem laser gas khas yang menggunakan tenaga yang dikeluarkan oleh tindak balas kimia untuk merealisasikan penyongsangan nombor zarah. Kebanyakannya berfungsi dalam mod peralihan molekul, dan julat panjang gelombang biasa adalah dalam kawasan spektrum inframerah hampir kepada inframerah pertengahan. Yang paling penting ialah peranti hidrogen fluorida (HF) dan deuterium fluorida (DF). Yang pertama boleh mengeluarkan lebih daripada 15 garisan spektrum antara 2.6 dan 3.3 mikron; yang kedua mempunyai kira-kira 25 garis spektrum antara 3.5 dan 4.2 mikron. Kedua-dua peranti pada masa ini mampu menghasilkan output berbilang megawatt. Kerana tenaganya yang besar, ia biasanya digunakan dalam bidang kejuruteraan nuklear dan ketenteraan.
Penjana laser pewarna
Penjana laser pewarna menggunakan pewarna organik sebagai medium laser, biasanya larutan cecair. Penjana laser pewarna biasanya boleh digunakan dalam julat panjang gelombang yang lebih luas daripada media laser gas dan keadaan pepejal. Lebar jalur lebar mereka menjadikannya sangat sesuai untuk penjana laser yang boleh dilaras dan berdenyut. Walau bagaimanapun, disebabkan hayat sederhana yang pendek dan kuasa keluaran yang terhad, ia pada dasarnya digantikan oleh laser keadaan pepejal boleh tala panjang gelombang seperti nilam titanium.
Penjana laser diod
Penjana laser diod ialah sistem laser yang menggunakan bahan semikonduktor sebagai medium. Terdapat tiga mod pengujaan: suntikan elektrik, pengujaan pancaran elektron, dan pengepaman optik. Oleh kerana saiznya yang kecil, harga yang rendah, kecekapan tinggi, hayat perkhidmatan yang panjang dan penggunaan kuasa yang rendah, ia boleh digunakan dalam maklumat elektronik, percetakan laser, penunjuk laser, komunikasi optik, TV laser, projektor laser kecil, maklumat elektronik, optik bersepadu dan bidang lain.
Penjana laser gentian
Penjana laser gentian ialah sejenis sistem laser yang menggunakan gentian kaca terdop unsur nadir bumi sebagai medium perolehan. Ia boleh digunakan untuk mencetak gulungan, logam, dan penggerudian bukan logam, pemotongan, kimpalan (pematerian, pelindapkejutan air, pelapisan, dan kimpalan dalam), ketenteraan, pertahanan dan keselamatan, peralatan perubatan, infrastruktur berskala besar, dan sebagai pam untuk sumber laser lain.
Penjana laser elektron percuma
Penjana laser elektron bebas ialah jenis sumber sinaran koheren berkuasa tinggi baharu yang berbeza daripada penjana laser tradisional. Ia tidak memerlukan gas, cecair atau pepejal sebagai medium tetapi secara langsung menukar tenaga kinetik pancaran elektron bertenaga tinggi kepada tenaga sinaran koheren. Oleh itu, ia juga boleh dianggap bahawa bahan kerja penjana laser elektron bebas adalah elektron bebas. Ia mempunyai satu siri ciri-ciri cemerlang seperti kuasa tinggi, kecekapan tinggi, pelbagai penalaan panjang gelombang, dan struktur masa denyut ultra-pendek. Kecuali itu, tiada penjana laser yang boleh mempunyai ciri-ciri ini pada masa yang sama. Ia mempunyai prospek yang besar dalam bidang penyelidikan fizik, senjata laser, gabungan laser, fotokimia, dan komunikasi optik.
Sumber daripada Stylecnc
Penafian: Maklumat yang dinyatakan di atas disediakan oleh Stylecnc secara bebas daripada Cooig.com. Cooig.com tidak membuat perwakilan dan jaminan tentang kualiti dan kebolehpercayaan penjual dan produk.
