تم دمج تقنية الليزر في الحياة اليومية للعالم الحديث. تعمل أنواع مختلفة من مولدات الليزر بأطوال موجية مختلفة ، وتعرض خصائص مختلفة ، وبالتالي تُستخدم لأغراض مختلفة.
اعتمادًا على الوسيط المستخدم ، تنقسم مولدات الليزر إلى ستة أنواع: مولدات الحالة الصلبة ، والغاز ، والصبغة ، والصمام الثنائي ، والألياف ، ومولدات الليزر الإلكترونية المجانية. من بينها ، هناك العديد من التقسيمات الفرعية لليزر الحالة الصلبة والليزر الغازي. باستثناء الليزر الإلكتروني المجاني ، تعتمد معظم طرق توليد الليزر على نفس الآلية ، بناءً على مكونات مثل مصدر المضخة والرنان البصري ووسيط الكسب.
ترشدك هذه المقالة إلى الأنواع الأكثر شيوعًا لمولدات الليزر وميزاتها وتطبيقاتها.
مولد ليزر الحالة الصلبة
في مولدات الليزر ذات الحالة الصلبة ، يستخدم الضوء عمومًا كمصدر للمضخة ، ويستخدم الكريستال أو الزجاج لتوليد ضوء الليزر. تتكون المادة من مصفوفة وأيون منشط. توفر مادة المصفوفة بيئة للأيون المنشط لتوليد الليزر. الأيونات المنشطة شائعة الاستخدام هي أيونات المعادن الانتقالية ، مثل أيونات الكروم والكوبالت والنيكل ، وأيونات المعادن الأرضية النادرة ، مثل أيونات النيوديميوم. المرايا المطلية بأفلام عازلة تستخدم كمرايا رنانة ، بما في ذلك مرآة كاملة ونصف مرآة. مع مزيج من الأيونات المنشطة المختلفة ومواد المصفوفة وأطوال موجية من الإثارة الضوئية ، تنبعث أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية المختلفة.
يبلغ ناتج الطول الموجي بالليزر بواسطة مولد الليزر الياقوتي 694.3 نانومتر ، ومعدل التحويل الكهروضوئي منخفض يصل إلى 0.1٪. ومع ذلك ، فإن عمر الفلورسنت طويل ، مما يساعد على تخزين الطاقة ، ويمكن أن ينتج طاقة ذروة نبضية عالية. يمكن أن يخترق الليزر المتولد من قضيب روبي بسمك نواة قلم وحزمة طويلة صفيحة حديدية بسهولة. قبل ظهور أنظمة ليزر YAG أكثر كفاءة ، كانت أنظمة ليزر الياقوت تستخدم على نطاق واسع في القطع والحفر. بالإضافة إلى ذلك ، يمتص الميلانين ضوء 694 نانومتر بسهولة ، لذلك يستخدم ليزر الياقوت أيضًا في علاج الآفات المصطبغة (بقع الجلد).
يحتوي مولد الليزر Ti: Sapphire على نطاق واسع من الأطوال الموجية القابلة للضبط من 660 نانومتر إلى 1200 نانومتر. عند استخدامها مع تقنية مضاعفة التردد (التي يمكنها مضاعفة تردد الضوء ، أي خفض الطول الموجي إلى النصف) ، يمكن تمديد نطاق الطول الموجي إلى 330 نانومتر - 600 نانومتر. تُستخدم أنظمة ليزر الياقوت التيتانيوم في التحليل الطيفي للفيمتو ثانية ، وأبحاث البصريات غير الخطية ، وتوليد الضوء الأبيض ، وتوليد موجات تيراهيرتز ، وما إلى ذلك ، ولها أيضًا تطبيقات في التجميل الطبي.
YAG هو اختصار لعقيق الإيتريوم الألومنيوم ، وهو أكثر مصفوفة بلورية ليزر ممتازة في الوقت الحاضر. بعد مخدر النيوديميوم (Nd) ، يمكنه إخراج ضوء 1064 نانومتر ، ويمكن أن تصل أقصى طاقة إنتاج مستمرة إلى 1000 واط. في الأيام الأولى ، تم استخدام مصباح وميض غاز خامل كمصدر للمضخة ، ولكن طريقة مضخة المصباح الوامض لها نطاق طيفي واسع ، وتوافق ضعيف مع طيف الامتصاص لوسط الكسب ، وحمل حراري كبير ، مما أدى إلى انخفاض معدل التحويل الكهروضوئي. باستخدام ضخ الصمام الثنائي بالليزر (LD) ، يمكن للنظام إنتاج ضوء الليزر بكفاءة عالية وطاقة عالية وعمر طويل.
يمكن استخدام مولدات الليزر Nd: YAG في علاج الأورام الوعائية وتثبيط نمو الورم. ومع ذلك ، فإن الضرر الحراري للأنسجة غير انتقائي. أثناء تخثر الأوعية الدموية للورم ، ستؤدي الطاقة الزائدة أيضًا إلى إتلاف الأنسجة الطبيعية المحيطة ، ومن السهل ترك ندوب بعد الجراحة. لذلك ، يستخدم ليزر Nd: YAG في الغالب في الجراحة وأمراض النساء والأنف والأذن والحنجرة وأقل في الأمراض الجلدية.
Yb: YAG ، Ytterbium (Yb) مخدر في YAG ، والذي يمكنه إخراج ضوء 1030 نانومتر. يبلغ الطول الموجي للمضخة Yb: YAG 941 نانومتر ، وهو قريب جدًا من الطول الموجي الناتج ، والذي يمكن أن يحقق كفاءة كمومية للمضخة بنسبة 91.4٪. وهذا يعني أن معظم الطاقة المدخلة يتم تحويلها إلى طاقة مخرجات بينما يتحول جزء صغير فقط من الطاقة إلى حرارة. يتم منع الحرارة المتولدة من المضخة في حدود 10٪ ، وهي نسبة منخفضة نسبيًا مقارنة بـ Nd: YAG ، الذي يفقد 25٪ إلى 30٪ من الطاقة على شكل حرارة. Yb: أصبحت YAG واحدة من أكثر وسائط الليزر ذات الحالة الصلبة جاذبية ، وأصبحت مولدات ليزر الحالة الصلبة Yb عالية الطاقة التي يتم ضخها بواسطة LD أصبحت نقطة ساخنة جديدة للبحث ، مع إمكانية إنتاج مادة صلبة عالية الكفاءة وعالية الطاقة - مولدات الليزر الحكومية.
بالإضافة إلى ما سبق ، يمكن تخدير YAG مع الهولميوم (Ho) والإربيوم (Er) والعديد من العناصر الأخرى. Ho: YAG تنتج ليزر 2097 نانومتر و 2091 نانومتر آمن للعين ، بشكل أساسي للاتصالات البصرية والرادار والتطبيقات الطبية. ينتج Er: YAG ضوء 2.9 ميكرومتر ، ويتمتع جسم الإنسان بمعدل امتصاص مرتفع لهذا الطول الموجي ، لذلك يتمتع بإمكانية كبيرة لاستخدامه في جراحة الليزر وجراحة الأوعية الدموية.
مولد ليزر غاز
مولدات الليزر الغازية هي أنظمة ليزر تستخدم الغاز كوسيط ربح ، وعادة ما تضخ تصريف الغاز. تشمل أنواع الغازات الغازات الذرية (هيليوم نيون ، أيون الغازات النبيلة ، وبخار المعدن) ، والغاز الجزيئي (النيتروجين وثاني أكسيد الكربون) ، وغاز الإكسيمر. يتم إنتاجها بشكل عام في ظل تفاعلات كيميائية.
يستخدم مولد الليزر HeNe (HeNe) خليطًا من 75٪ أو أكثر He و 15٪ أو أقل Ne كوسيط ربح. اعتمادًا على بيئة العمل ، يمكن أن ينبعث منها أخضر (543.5 نانومتر) ، أصفر (594.1 نانومتر) ، برتقالي (612.0 نانومتر) ، أحمر (632.8 نانومتر) ، وثلاثة أنواع من ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة (1152 نانومتر ، 1523 نانومتر ، 3391 نانومتر) ، منها الضوء الأحمر (632.8 نانومتر) هو الأكثر استخدامًا. إخراج الحزمة بواسطة مولد الليزر HeNe له توزيع غاوسي ، وجودة الحزمة مستقرة جدًا. على الرغم من أن القوة ليست عالية ، إلا أنها تتمتع بأداء جيد في مجال قياس الدقة.
تعمل مولدات الليزر ذات الغازات النبيلة الشائعة مع أيونات الأرجون (Ar +) وأيونات الكريبتون (Kr +). يمكن أن يصل معدل تحويل الطاقة إلى 0.6٪ ، ويمكنه إنتاج طاقة بشكل مستمر وثابت من 30-50 واط لفترة طويلة ، وعمره الافتراضي يتجاوز 1000 ساعة. يستخدم هذا النوع من الليزر بشكل أساسي في العرض بالليزر ، ومطياف رامان ، والتصوير المجسم ، والبصريات غير الخطية ، ومجالات البحث الأخرى ، بالإضافة إلى التشخيص الطبي ، وفصل ألوان الطباعة ، ومعالجة المواد المترولوجية ، ومعالجة المعلومات.
تعمل مولدات بخار الليزر المعدني بالبخار المعدني. على سبيل المثال ، ينتج مولد ليزر بخار النحاس بشكل أساسي الضوء الأخضر (510.5 نانومتر) والضوء الأصفر (578.2 نانومتر) ، والتي يمكن أن تصل إلى متوسط طاقة 100 واط وقوة قصوى تبلغ 100 كيلو واط. تطبيقه الرئيسي هو مصدر المضخة لمولدات الليزر الصبغية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه أيضًا للتصوير الفوتوغرافي بالفلاش عالي السرعة وتلفزيون الإسقاط ذي الشاشة الكبيرة ومعالجة المواد.
يستخدم مولد الليزر الجزيئي للنيتروجين النيتروجين كوسيط ربح ، والذي يمكن أن ينبعث منه ضوء فوق بنفسجي بـ 337.1 نانومتر ، 357.7 نانومتر ، و 315.9 نانومتر ، ويمكن أن تصل طاقة الذروة إلى 45 كيلو وات. يمكن استخدامه كمصدر ضوئي لمضخة لمولدات ليزر الصبغة العضوية ، كما أنه يستخدم على نطاق واسع في فصل النظائر بالليزر ، وتشخيص التألق ، والتصوير فائق السرعة ، وكشف التلوث ، والرعاية الطبية والصحية ، والتربية الزراعية. نظرًا لأنه من السهل التركيز على طول الموجة القصير للحصول على بقعة صغيرة ، يمكن أيضًا استخدامه لمعالجة مكونات الميكرون الفرعي.
وسيط الكسب المستخدم في مولد ليزر ثاني أكسيد الكربون هو ثاني أكسيد الكربون الممزوج بالهيليوم والنيتروجين ، والذي يمكنه إخراج ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة المتمركز عند 2 ميكرومتر و 9.6 ميكرومتر من الأطوال الموجية. يحتوي المولد على معدل تحويل عالي للطاقة ، ويمكن أن تتراوح طاقة الخرج من عدة واط إلى عشرات الآلاف من الواط ، كما أن جودة الحزمة العالية للغاية تجعل مولد ليزر ثاني أكسيد الكربون يستخدم على نطاق واسع في معالجة المواد ، والبحث العلمي ، والدفاع الوطني ، والطب.
الإكسيمرات عبارة عن جزيئات غير مستقرة تمتلئ بمزيج من الغازات النبيلة وغاز الهالوجين المختلفين في الرنان لتوليد ليزر بأطوال موجية مختلفة. عادة ما يتم تحقيق الإثارة عن طريق حزم الإلكترون النسبية (طاقة أكبر من 200 كيلو فولت) أو عن طريق تصريفات النبضات السريعة العرضية. عندما يتم تكسير الروابط الجزيئية غير المستقرة لإكسيمر الحالة المثارة وفصلها إلى ذرات الحالة الأرضية ، يتم إطلاق طاقة الحالة المثارة في شكل إشعاع ليزر. يستخدم على نطاق واسع في الاتصالات الطبية والبصرية وعرض أشباه الموصلات والاستشعار عن بعد وأسلحة الليزر وغيرها من المجالات.
مولد الليزر الكيميائي هو نوع خاص من أنظمة الليزر الغازية التي تستخدم الطاقة الصادرة عن التفاعلات الكيميائية لتحقيق انعكاس رقم الجسيمات. يعمل معظمهم في وضع الانتقال الجزيئي ، ويكون نطاق الطول الموجي النموذجي في المنطقة الطيفية القريبة من الأشعة تحت الحمراء إلى منتصف الأشعة تحت الحمراء. أهمها أجهزة فلوريد الهيدروجين (HF) وفلوريد الديوتيريوم (DF). الأول يمكنه إخراج أكثر من 15 خطًا طيفيًا بين 2.6 و 3.3 ميكرون ؛ يحتوي الأخير على حوالي 25 خطًا طيفيًا بين 3.5 و 4.2 ميكرون. كلا الجهازين قادران حاليًا على إخراج عدة ميغاواط. بسبب طاقته الضخمة ، فإنه يستخدم بشكل عام في الهندسة النووية والمجالات العسكرية.
مولد ليزر صبغ
تستخدم مولدات الليزر الصبغية صبغة عضوية كوسيط ليزر ، وعادة ما يكون محلول سائل. يمكن استخدام مولدات الليزر الصبغي بشكل عام على نطاق أوسع من الأطوال الموجية مقارنة بوسائط الليزر الغازية والصلبة. عرض النطاق الترددي الواسع يجعلها مناسبة بشكل خاص لمولدات الليزر القابلة للضبط والنبض. ومع ذلك ، نظرًا لعمرها القصير المتوسط وقوة الخرج المحدودة ، يتم استبدالها أساسًا بأجهزة ليزر الحالة الصلبة القابلة لضبط الطول الموجي مثل التيتانيوم الياقوت.
مولد ليزر ديود
مولد ليزر الصمام الثنائي هو نظام ليزر يستخدم مواد أشباه الموصلات كوسيط. هناك ثلاثة أوضاع للإثارة: الحقن الكهربائي ، وإثارة شعاع الإلكترون ، والضخ البصري. نظرًا لصغر حجمها وسعرها المنخفض وكفاءتها العالية وعمرها الطويل واستهلاكها المنخفض للطاقة ، يمكن استخدامها في المعلومات الإلكترونية والطباعة بالليزر ومؤشر الليزر والاتصال البصري والتلفزيون الليزري وجهاز عرض الليزر الصغير والمعلومات الإلكترونية والبصريات المتكاملة ، وغيرها من المجالات.
الألياف الليزر مولد
مولد ليزر الألياف هو نوع من أنظمة الليزر التي تستخدم الألياف الزجاجية المغطاة بالعناصر الأرضية النادرة كوسيط ربح. يمكن استخدامه لطباعة الأسطوانات ، والحفر المعدني وغير المعدني ، والقطع ، واللحام (اللحام بالنحاس ، وإخماد المياه ، والكسوة ، واللحام العميق) ، والجيش ، والدفاع والأمن ، والمعدات الطبية ، والبنية التحتية واسعة النطاق ، وكمضخة لمصادر الليزر الأخرى.
مولد ليزر إلكترون مجاني
مولد ليزر الإلكترون الحر هو نوع جديد من مصادر الإشعاع المتماسك عالي الطاقة يختلف عن مولدات الليزر التقليدية. لا يحتاج إلى غاز أو سائل أو صلب كوسيط ولكنه يحول مباشرة الطاقة الحركية لحزمة إلكترونية عالية الطاقة إلى طاقة إشعاعية متماسكة. لذلك ، يمكن أيضًا اعتبار أن مادة العمل لمولد ليزر الإلكترون الحر هي إلكترونات حرة. لديها سلسلة من الخصائص الممتازة مثل الطاقة العالية والكفاءة العالية ومجموعة واسعة من ضبط الطول الموجي والهيكل الزمني للنبضات فائقة القصر. باستثناء ذلك ، لا يوجد مولد ليزر يمكنه الحصول على هذه الميزات في نفس الوقت. لديها آفاق كبيرة في مجالات البحوث الفيزيائية ، أسلحة الليزر ، اندماج الليزر ، الكيمياء الضوئية ، والاتصالات الضوئية.
مصدر من ستايلنك
إخلاء المسؤولية: يتم توفير المعلومات الموضحة أعلاه بواسطة Stylecnc بشكل مستقل عن Chovm.com. لا تقدم Chovm.com أي تعهدات وضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات.
