6 meest voorkomende soorten lasergeneratoren

Lasertechnologie is geïntegreerd in het dagelijks leven van de moderne wereld. Verschillende soorten lasergeneratoren functioneren op verschillende golflengtes, vertonen verschillende kenmerken en worden daarom voor verschillende doeleinden gebruikt. 

Afhankelijk van het gebruikte medium worden lasergeneratoren onderverdeeld in zes typen: solid-state, gas, dye, diode, fiber en free electron laser generatoren. Daaronder zijn er veel onderverdelingen van solid-state en gas lasers. Behalve free electron lasers zijn de meeste lasergeneratiemethoden gebaseerd op hetzelfde mechanisme, gebaseerd op componenten zoals pompbron, optische resonator en versterkingsmedium. 

In dit artikel leest u over de meest voorkomende soorten lasergeneratoren, hun kenmerken en hun toepassingen.

Vaste-stof lasergenerator 

In vaste-stoflasergeneratoren wordt over het algemeen licht gebruikt als pompbron en wordt kristal of glas gebruikt om laserlicht te genereren. Het materiaal bestaat uit een matrix en een geactiveerd ion. Het matrixmateriaal biedt een omgeving voor het geactiveerde ion om laser te genereren. Veelgebruikte geactiveerde ionen zijn voornamelijk overgangsmetaalionen, zoals chroom-, kobalt- en nikkelionen, en zeldzame aardmetaalionen, zoals neodymiumionen. De spiegels die zijn bedekt met diëlektrische films worden gebruikt als resonatorspiegels, inclusief een volledige spiegel en een halve spiegel. Met een combinatie van verschillende geactiveerde ionen en matrixmaterialen en golflengten van lichtexcitatie worden lasers van verschillende golflengten uitgezonden. 

De lasergolflengte die de robijnlasergenerator afgeeft is 694.3 nm en de foto-elektrische conversieratio is zo laag als 0.1%. De fluorescentielevensduur is echter lang, wat bevorderlijk is voor energieopslag, en het kan een hoog pulspiekvermogen afgeven. De laser die wordt gegenereerd door een robijnstaaf met een dikte van een penkern en een lange straal kan gemakkelijk een ijzeren plaat binnendringen. Vóór de opkomst van efficiëntere YAG-lasersystemen werden robijnlasersystemen veel gebruikt bij het snijden en boren. Bovendien wordt 694 nm-licht gemakkelijk geabsorbeerd door melanine, dus worden robijnlasers ook gebruikt bij de behandeling van gepigmenteerde laesies (huidvlekken). 

De Ti:Saffier lasergenerator heeft een breed instelbaar golflengtebereik van 660 nm tot 1200 nm. Bij gebruik met frequentieverdubbelingstechnologie (die de frequentie van licht kan verdubbelen, dat wil zeggen de golflengte kan halveren), kan het golflengtebereik worden uitgebreid tot 330 nm-600 nm. Titanium-saffierlasersystemen worden gebruikt in femtosecondespectroscopie, niet-lineair optisch onderzoek, generatie van wit licht, generatie van terahertzgolven, enz., en hebben ook toepassingen in medische schoonheid. 

YAG is het acroniem van yttrium aluminium granaat, wat momenteel de meest uitstekende laserkristalmatrix is. Na te zijn gedoteerd met neodymium (Nd), kan het 1064nm licht afgeven en kan het maximale continue uitgangsvermogen 1000w bereiken. In de begindagen werd een inerte gasflitslamp gebruikt als pompbron, maar de flitslamppompmethode heeft een breed spectraalbereik, slechte coïncidentie met het absorptiespectrum van het versterkingsmedium en een grote thermische belasting, wat resulteert in een lage foto-elektrische conversieratio. Met behulp van laserdiode (LD) pompen kan het systeem laserlicht produceren met een hoge efficiëntie, hoog vermogen en een lange levensduur. 

Nd:YAG lasergeneratoren kunnen worden gebruikt bij de behandeling van hemangiomen en remmen de groei van tumoren. De thermische schade aan het weefsel is echter niet-selectief. Terwijl de bloedvaten van de tumor worden gecoaguleerd, zal de overtollige energie ook het omliggende normale weefsel beschadigen en is het gemakkelijk om littekens achter te laten na een operatie. Daarom wordt Nd:YAG laser vooral gebruikt bij chirurgie, gynaecologie, KNO en minder bij dermatologie. 

Yb:YAG, Ytterbium (Yb) is gedoteerd in YAG, dat 1030nm licht kan uitsturen. De pompgolflengte van Yb:YAG is 941nm, wat erg dicht bij de outputgolflengte ligt, die een pompkwantumrendement van 91.4% kan bereiken. Dat betekent dat het grootste deel van de invoerenergie wordt omgezet in uitvoerenergie, terwijl slechts een klein deel van de energie in warmte verandert. De warmte die door de pomp wordt gegenereerd, wordt onderdrukt tot binnen 10%, een relatief laag percentage vergeleken met Nd:YAG, dat 25% tot 30% van de energie verliest in de vorm van warmte. Yb:YAG is een van de meest aantrekkelijke vastestoflasermedia geworden, en LD-gepompte Yb:YAG vastestoflasergeneratoren met hoog vermogen zijn een nieuw onderzoekscentrum geworden, met een potentieel voor hoogrendement, hoogvermogen vastestoflasergeneratoren. 

Naast de bovenstaande twee kan YAG worden gedoteerd met holmium (Ho), erbium (Er) en vele andere elementen. Ho:YAG produceert oogveilige 2097nm en 2091nm lasers, voornamelijk voor optische communicatie, radar en medische toepassingen. Er:YAG geeft 2.9-μm licht af en het menselijk lichaam heeft een hoge absorptiesnelheid van deze golflengte, dus het heeft een groot potentieel om te worden gebruikt voor laserchirurgie en vaatchirurgie. 

Gaslasergenerator 

Gaslasergeneratoren zijn lasersystemen die gas gebruiken als versterkingsmedium, over het algemeen pompende gasontladingen. De soorten gas omvatten atomair gas (helium-neon, edelgasion en metaaldamp), moleculair gas (stikstof en koolstofdioxide) en excimergas. Ze worden over het algemeen geproduceerd door chemische reacties. 

De HeNe-lasergenerator (HeNe) gebruikt een mengsel van 75% of meer He en 15% of minder Ne als versterkingsmedium. Afhankelijk van de werkomgeving kan het groen (543.5 nm), geel (594.1 nm), oranje (612.0 nm), rood (632.8 nm) en drie soorten nabij-infrarood licht (1152 nm, 1523 nm en 3391 nm) uitzenden, waarvan rood licht (632.8 nm) het meest wordt gebruikt. De straaluitvoer van de HeNe-lasergenerator heeft een Gaussische verdeling en de straalkwaliteit is zeer stabiel. Hoewel het vermogen niet hoog is, heeft het een goede prestatie op het gebied van precisiemeting. 

De gangbare edelgaslasergeneratoren werken met argonionen (Ar+) en kryptonionen (Kr+). De energieomzettingsgraad kan oplopen tot 0.6% en het kan continu en stabiel een vermogen van 30-50 W leveren gedurende een lange tijd, en de levensduur is meer dan 1000 uur. Dit type laser wordt voornamelijk gebruikt in laserdisplay, Raman-spectroscopie, holografie, niet-lineaire optica en andere onderzoeksgebieden, evenals medische diagnose, kleurscheiding bij afdrukken, metrologische materiaalverwerking en informatieverwerking. 

Metaaldamplasergeneratoren werken met metaaldamp. De koperdamplasergenerator geeft bijvoorbeeld voornamelijk groen licht (510.5 nm) en geel licht (578.2 nm) af, dat een gemiddeld vermogen van 100 W en een piekvermogen van 100 kW kan bereiken. De belangrijkste toepassing is de pompbron van kleurstoflasergeneratoren. Daarnaast kan het ook worden gebruikt voor snelle flitsfotografie, grootbeeldprojectie-tv en materiaalverwerking. 

De stikstofmoleculaire lasergenerator gebruikt stikstof als versterkingsmedium, dat ultraviolet licht van 337.1 nm, 357.7 nm en 315.9 nm kan uitzenden, en het piekvermogen kan 45 kW bereiken. Het kan worden gebruikt als een pomplichtbron voor organische kleurstoflasergeneratoren en wordt ook veel gebruikt bij laserscheiding van isotopen, fluorescentiediagnose, ultrahogesnelheidsfotografie, vervuilingsdetectie, medische en gezondheidszorg en landbouwveredeling. Omdat de korte golflengte gemakkelijker te focussen is om een ​​kleine vlek te verkrijgen, kan het ook worden gebruikt om submicroncomponenten te verwerken. 

Het versterkingsmedium dat in de CO2-lasergenerator wordt gebruikt, is koolstofdioxide gemengd met helium en stikstof, dat ver-infraroodlicht kan uitsturen dat gecentreerd is op 9.6 μm en 10.6 μm golflengtes. De generator heeft een hoge energieomzettingssnelheid, het uitgangsvermogen kan variëren van enkele watts tot tienduizenden watts, en de extreem hoge bundelkwaliteit maakt de CO2-lasergenerator veelgebruikt in materiaalverwerking, wetenschappelijk onderzoek, nationale defensie en geneeskunde. 

Excimers zijn onstabiele moleculen die gevuld zijn met mengsels van verschillende edelgassen en halogeengassen in de resonator om lasers van verschillende golflengtes te genereren. De excitatie wordt meestal bereikt door relativistische elektronenbundels (energie groter dan 200 keV) of door transversale snelle pulsontladingen. Wanneer de onstabiele moleculaire bindingen van de geëxciteerde toestand-excimer worden verbroken en gedissocieerd in grondtoestandatomen, wordt de energie van de geëxciteerde toestand vrijgegeven in de vorm van laserstraling. Het wordt veel gebruikt in de medische, optische communicatie, halfgeleiderdisplay, remote sensing, laserwapens en andere gebieden. 

De chemische lasergenerator is een speciaal type gaslasersysteem dat de energie die vrijkomt bij chemische reacties gebruikt om deeltjesaantalinversie te realiseren. De meeste werken in de moleculaire overgangsmodus en het typische golflengtebereik ligt in het nabije infrarood tot midden-infrarood spectraalgebied. De belangrijkste zijn waterstoffluoride (HF) en deuteriumfluoride (DF) apparaten. De eerste kan meer dan 15 spectraallijnen tussen 2.6 en 3.3 micron uitsturen; de laatste heeft ongeveer 25 spectraallijnen tussen 3.5 en 4.2 micron. Beide apparaten zijn momenteel in staat om multi-megawatt outputs te leveren. Vanwege zijn enorme energie wordt het over het algemeen gebruikt in nucleaire techniek en militaire velden. 

Kleurstoflasergenerator 

Dye laser generatoren gebruiken een organische kleurstof als lasermedium, meestal een vloeibare oplossing. Dye laser generatoren kunnen over het algemeen worden gebruikt over een breder golflengtebereik dan gasvormige en vaste-stof lasermedia. Hun brede bandbreedte maakt ze bijzonder geschikt voor afstembare en gepulseerde lasergeneratoren. Vanwege de korte levensduur van het medium en het beperkte uitgangsvermogen, wordt het echter in principe vervangen door golflengte-afstembare vaste-stoflasers zoals titanium saffier. 

Diode lasergenerator 

De diodelasergenerator is een lasersysteem dat halfgeleidermaterialen als medium gebruikt. Er zijn drie excitatiemodi: elektrische injectie, elektronenbundelexcitatie en optisch pompen. Vanwege zijn kleine formaat, lage prijs, hoge efficiëntie, lange levensduur en lage stroomverbruik kan het worden gebruikt in elektronische informatie, laserprinten, laserpointer, optische communicatie, laser-tv, kleine laserprojector, elektronische informatie, geïntegreerde optica en andere gebieden. 

Vezellasergenerator

De fiberlasergenerator is een type lasersysteem dat gebruikmaakt van zeldzame aarde-element-gedoteerde glasvezel als versterkingsmedium. Het kan worden gebruikt voor het printen van rollen, metaal en niet-metaal boren, snijden, lassen (solderen, waterblussen, bekleden en dieplassen), militaire, defensie- en veiligheidsapparatuur, medische apparatuur, grootschalige infrastructuur en als pomp voor andere laserbronnen. 

Gratis elektronenlasergenerator 

De vrije elektronenlasergenerator is een nieuw type hoogvermogen coherente stralingsbron die verschilt van traditionele lasergeneratoren. Het heeft geen gas, vloeistof of vaste stof nodig als medium, maar zet de kinetische energie van een hoogenergetische elektronenbundel direct om in coherente stralingsenergie. Daarom kan ook worden aangenomen dat de werksubstantie van de vrije elektronenlasergenerator vrije elektronen zijn. Het heeft een reeks uitstekende kenmerken, zoals hoog vermogen, hoge efficiëntie, een breed scala aan golflengte-afstemming en tijdstructuur van ultrakorte pulsen. Behalve deze is er geen lasergenerator die deze kenmerken tegelijkertijd kan hebben. Het heeft aanzienlijke vooruitzichten op het gebied van natuurkundig onderzoek, laserwapens, laserfusie, fotochemie en optische communicatie.

Bron van Stijlcnc

Disclaimer: De hierboven vermelde informatie wordt door Stylecnc onafhankelijk van Chovm.com verstrekt. Chovm.com geeft geen verklaringen en garanties met betrekking tot de kwaliteit en betrouwbaarheid van de verkoper en producten.