Lasertekniikalla on caminut ihmisiin 0010010 # 39; s elämä kaikesta näkökulmasta, mutta lasereita on monentyyppisiä, joilla on erilaiset aallonpituudet ja ominaispiirteet, joten sovelluskentät ovat erilaisia. Uskon, että useimmilla ihmisillä on pieni päänsärky monimutkaisten lasertyyppien edessä. Siksi tässä artikkelissa tehdään yhteenveto erityyppisistä lasereista ja selitetään kunkin laserityypin ominaisuudet ja käytännön sovellukset yksi kerrallaan.
Eri työvälineiden mukaan laserit on jaettu kiinteisiin laseihin, kaasulaseihin, väriainelaseroihin, puolijohdelaseroihin, kuitulaseroihin ja vapaiden elektronien lasereihin. Niiden joukossa on monia jaoteltuja tyyppejä puolijohde- ja kaasulasereita. Lukuun ottamatta vapaita elektron lasereita, kaikenlaisten lasereiden perusperiaatteet ovat samat, pumpun lähde, optinen resonaattori ja vahvistusväliaine mukaan lukien.
Kiinteästilaisissa lasereissa valoa käytetään yleensä pumpun lähteenä, ja kiteitä tai laseja, jotka pystyvät tuottamaan laservaloa, kutsutaan lasertyöaineiksi. Lasertyöaine koostuu matriisista ja aktivoivasta ionista. Matriisimateriaali tarjoaa sopivan olemassaolon ja työympäristön aktivoivalle ioniä varten, ja laserin muodostava prosessi saatetaan loppuun aktivoivalla ionilla. Yleisesti käytetyt aktivoivat ionit ovat pääasiassa siirtymämetalli-ioneja, kuten kromi-, timantti-, nikkeli- ja harvinaisten maametallien ioneja, kuten neodyymi-ioneja. Pintaan dielektrisellä kalvolla päällystetty heijastin toimii resonanssina ontelon linssinä, joista toinen on täyspeili ja toinen on puolipeili. Kun viritykseen käytetään erilaisia aktivoivia ioneja, erilaisia matriisimateriaaleja ja erilaisia valon aallonpituuksia, säteilee useita erilaisia laservalon aallonpituuksia. Erityyppiset puolijohdelaserit ja niiden sovellukset.
Ruby laser
Lähtölaserin aallonpituus on 694. {{{1}} nm, ja valosähköisen muunnoksenopeus on alhainen, vain 0. 1%. Sen pitkä fluoresenssi-ikä johtaa kuitenkin energian varastointiin, ja se voi tuottaa korkean pulssin huipputehon. Kynän ytimen ja pitkien sormien paksun rubiinitangon muodostama laser voi helposti tunkeutua rautalevyyn. Ennen tehokkaampien YAG-laserien syntymistä rubylasereita käytettiin laajalti laserleikkauksessa ja porauksessa. Lisäksi melaniini absorboi helposti 694 nm: n valoa, joten rubiinilaseria käytetään myös pigmentoituneiden vaurioiden (ihon ihonpisteiden) hoitoon.
Titaani safiirilaser
Kideominaisuuksistaan johtuen sillä on laaja viritettävä alue (ts. Aallonpituusalue) ja se pystyy lähettämään valoa aallonpituudella 660 nm-1200nm tarpeen mukaan. Yhdessä taajuuden kaksinkertaistustekniikan kypsyyden kanssa (joka voi kaksinkertaistaa valon taajuuden, ts. Puolittaa aallonpituuden), aallonpituusaluetta voidaan laajentaa arvoon 330 nm-600 nm. Titaani-safiirilasereita käytetään femtosekunnin spektrometriassa, epälineaarisessa optiikan tutkimuksessa, valkoisen valon generoinnissa, terahertsin aaltojen luomisessa jne., Ja niillä on sovelluksia lääketieteellisessä kauneudessa.
YAG
Se on lytriumalumiinigranaatin lyhenne. Tämä aine on tällä hetkellä kaikkein erinomainen laserkitematriisi, jolla on kattavat ominaisuudet. Se voi tuottaa 1064 nm: n valoa neodyymilla (Nd) seostettua, ja suurin jatkuva lähtöteho voi olla 1000 w. Alkuaikoina laserin pumpulähteenä käytettiin inertin kaasun salamaa. Salamapumppumenetelmällä on kuitenkin laaja spektrialue, heikko sattuma laservahvistusväliaineen absorptiospektrin kanssa ja suuri lämpökuormitus, mikä johtaa matalaan valosähköiseen muuntamisnopeuteen. Siksi LD (laser diod) -pumppujen avulla voidaan saavuttaa laserin korkea hyötysuhde, suuri teho ja pitkä käyttöikä. Nd: YAG-laseria voidaan käyttää hemangioomien hoidossa tuumorin kasvun estämiseksi. Tämän laserin lämpövaurio kudoksiin ei ole kuitenkaan selektiivinen. Samalla kun kasvaimen verisuonia hyytyy, ylimääräinen energia vahingoittaa myös ympäröivää normaalia kudosta ja jättää arvet leikkauksen jälkeen. Siksi Nd: YAG-lasereita käytetään enimmäkseen kirurgiassa, gynekologiassa, kasvojen piirteissä ja vähemmän dermatologiassa.
Yb: YAG, seostettu Yb: llä (Yb) YAG: lla, voi tuottaa 1030 nm valoa. Yb: YAG 0010010 # 39; pumpun aallonpituus on 941 nm, joka on hyvin lähellä lähtöaallonpituutta, jolla voidaan saavuttaa {{4 pumpun kvantitehokkuus }}. 4%, ja pumpulla tuotettu lämpö vaimennetaan 10%: n tarkkuudella (suurin osa syöttöenergiasta muunnetaan lähtöksi. Pieni osa laserenergiasta muuttuu lämmöksi, mikä tarkoittaa, että muuntamisen hyötysuhde on erittäin korkea), joka on 25% - 30% Nd: YAG: sta. Yb: YAG: sta on tullut yksi huomattavimmista solid-state-laservälineistä. LD-pumpatut suuritehoiset Yb: YAG-puolijohdelaserit ovat tulleet uudeksi tutkimuspisteeksi, ja niitä pidetään tärkeänä suunnana korkeahyötysuhteisten, suuritehoisten solid-state-laserien kehittämisessä.
Edellä mainittujen kahden tyypin lisäksi YAG voidaan sekoittaa myös erbiumin (Ho), erbiumin (Er) ja vastaavien kanssa. Ho: YAG pystyy tuottamaan 2097 nm- ja 2091 nm-lasereita, jotka ovat turvallisia ihmisen silmille. Se soveltuu pääasiassa optiseen viestintään, tutka- ja lääketieteellisiin sovelluksiin. Er: YAG tuottaa 2. 9 μm valoa. Ihmiskehossa on korkea imeytymisaste tällä aallonpituudella, ja sillä on suuri käyttöpotentiaali laserleikkauksessa ja verisuonikirurgiassa.
Väriaine
Laser, joka käyttää orgaanisena väriaineena laserväliainetta, yleensä nestemäistä liuosta. Verrattuna kaasumaisiin ja solid-state-lasereihin, väriasereita voidaan usein käyttää laajemmalla aallonpituusalueella. Laaja kaistaleveys tekee niistä erityisen sopivia viritettäviin ja pulssilasereihin. Lyhyen keskimääräisen käyttöiän ja rajoitetun lähtötehon takia se on kuitenkin korvattu periaatteessa puolijohdelaserilla, joka on viritettävissä aallonpituudella, kuten titaani-safiiri.
Semiconductor laser
Se on laser, joka käyttää puolijohdemateriaalia työaineena. Erotusmenetelmiä on kolme tyyppiä: sähköinen injektio, elektronisuihkun viritys ja optinen pumppaus. Pieni koko, alhainen hinta, korkea hyötysuhde, pitkä käyttöikä, pieni virrankulutus, voidaan käyttää elektronisen tiedon, lasertulostuksen, laserosoittimen, optisen viestinnän, laser-TV: n, pienen laserprojektorin, elektronisen tiedon, integroidun optiikan, eniten tärkeä tyyppi laser.
Kuituoptiset laserit
Se viittaa laseriin, jossa vahvistusväliaineena käytetään harvinaisten maametallien seostamaa lasikuitua, ja jolla on laaja sovellusalue, mukaan lukien laserkuitutietoliikenne, laser-avaruusetietoliikenne, teollisuuden laivanrakennustyöt, autoteollisuus, laser kaiverrus, lasermerkinnät, laserleikkaus , painotelat, metalli Metallien poraus / leikkaus / hitsaus (juottaminen, karkaisu, verhous ja syvähitsaus), sotilaallinen puolustusturva, lääketieteelliset laitteet ja välineet, laajamittainen infrastruktuuri, muiden lähteiden pumpun lähteenä jne.
Vapaa elektronilaser
Se on uudentyyppinen suuritehoinen koherentti säteilylähde, joka eroaa perinteisistä lasereista. Se ei vaadi kaasua, nestemäistä tai kiinteää ainetta työmateriaalina, mutta muuntaa korkean energian elektronisäteiden kineettisen energian suoraan koherentiksi säteilyenergiaksi. Siksi vapaan elektronilaserin työainetta voidaan myös pitää vapaana elektronina. Sillä on sarja erinomaisia ominaisuuksia, kuten suuri teho, korkea hyötysuhde, aallonpituuksien laaja viritys ja erittäin lyhyiden pulssien aikarakenne. Sen lisäksi millään laserilla ei voi olla näitä ominaisuuksia samanaikaisesti. Sillä on erittäin lupaavat näkymät fysiikan tutkimuksessa, laseraseissa, laserfuusiossa, valokemiassa ja optisessa viestinnässä.