Жиі қолданылатын негізгі лазерлерді енгізу және қолдану

Бірінші қатты денелі импульстік рубин лазері пайда болғаннан бері лазерлердің дамуы өте жылдам болды, әр түрлі жұмыс материалдары мен жұмыс режимдері бар лазерлер пайда болуын жалғастырды. Лазерлер әртүрлі тәсілдермен жіктеледі:

1. Жұмыс режимі бойынша ол: үздіксіз лазер, квазиүздіксіз лазер, импульстік лазер және ультра қысқа импульстік лазер болып бөлінеді.

Үздіксіз лазердің лазерлік шығысы үздіксіз және лазерлік кесу, дәнекерлеу және қаптау салаларында кеңінен қолданылады. Оның жұмыс сипаттамасы мынада: жұмыс затының қозуы және сәйкес лазерлік шығыс ұзақ уақыт бойы үздіксіз түрде жалғасуы мүмкін. Үздіксіз жұмыс кезінде құрылғының қызып кету әсері жиі болмай қалмайтындықтан, көп жағдайда салқындату үшін тиісті шараларды қолдану қажет.

Импульстік лазердің үлкен шығыс қуаты бар және лазерлік таңбалау, кесу, диапазонды өлшеу және т.б. үшін жарамды. Оның жұмыс сипаттамаларына тар импульс енін қалыптастыру үшін лазер энергиясын қысу, жоғары шыңдық қуат және реттелетін қайталау жиілігі, соның ішінде Q-қосқышы, режимді құлыптау кіреді. , MOPA және басқа әдістер. Бір импульстік қуатты жоғарылату арқылы қызып кету эффектісі мен жиекті кесу эффектісін тиімді азайтуға болатындықтан, ол көбінесе ұсақ өңдеуде қолданылады.

2. Жұмыс жолағы бойынша ол: инфрақызыл лазер, көрінетін жарық лазері, ультракүлгін лазер, рентгендік лазер болып бөлінеді.

Орташа инфрақызыл лазерлер негізінен кеңінен қолданылатын 10,6um CO2 лазерлері;

Жақын инфрақызыл лазерлер кеңінен қолданылады, соның ішінде лазерлік өңдеу саласында 1064~1070нм; оптикалық талшықты байланыс саласындағы 1310 және 1550нм; лидар диапазонында 905нм және 1550нм; Сорғы қолданбалары үшін 878нм, 976нм, т.б.;

Көрінетін жарық лазерлері 532 нм-ден 1064 нм-ге дейін жиілікті екі есе арттыра алатындықтан, 532 нм жасыл лазерлер лазерлік өңдеуде, медициналық қолданбаларда және т.б. кеңінен қолданылады;

Ультракүлгін лазерлерге негізінен 355нм және 266нм жатады. Ультракүлгін сәулесі суық жарық көзі болғандықтан, ол көбінесе ұсақ өңдеуде, таңбалауда, медициналық қолдануда және т.б.

3. Жұмыс ортасы бойынша ол: газды лазер, талшықты лазер, қатты лазер, жартылай өткізгіш лазер және т.б.

3.1 Газ лазерлеріне негізінен жұмыс ортасы ретінде СО2 газ молекулаларын пайдаланатын СО2 лазерлері жатады. Олардың лазерлік толқын ұзындығы 10,6um және 9,6um.

негізгі ерекшелігі:

-Толқын ұзындығы металл емес материалдарды өңдеуге жарамды, бұл талшықты лазерлер бейметалдарды өңдей алмайды және өңдеу саласында талшықты лазерлік өңдеуден өзгеше сипаттамаларға ие;

-Энергияны түрлендіру тиімділігі шамамен 20% ~ 25% құрайды, үздіксіз шығыс қуаты 104 Вт деңгейіне жетуі мүмкін, импульстік шығыс энергиясы 104 Джоуль деңгейіне жетуі мүмкін және импульстің ені наносекунд деңгейіне дейін қысылуы мүмкін;

-Толқын ұзындығы дәл атмосфералық терезеде және адам көзіне көрінетін жарық пен 1064нм инфрақызыл сәулеге қарағанда әлдеқайда аз зиянды.

Ол материалды өңдеуде, байланыста, радиолокацияда, индукциялық химиялық реакцияларда, хирургияда және т.б. кеңінен қолданылады. Сондай-ақ лазермен индукцияланған термоядролық реакциялар, изотоптарды лазермен бөлу және лазерлік қару үшін де қолданылады.

3.2 Талшықты лазер күшейту ортасы ретінде сирек жер элементтері қосылған шыны талшықты пайдаланатын лазерді білдіреді. Оның жоғары өнімділігі мен сипаттамаларына, сондай-ақ құнының артықшылығына байланысты ол қазіргі уақытта ең көп қолданылатын лазер болып табылады. Ерекшеліктер келесідей:

(1) Жақсы сәуле сапасы: Оптикалық талшықтың толқын өткізгіш құрылымы талшықты лазердің бір көлденең режимдегі шығысын алудың оңай екенін, сыртқы факторлардың аз әсер ететінін және жоғары жарықтық лазер шығысына қол жеткізе алатынын анықтайды.

(2) Шығыс лазердің көптеген толқын ұзындығы бар: Бұл сирек жер иондарының энергетикалық деңгейлері өте бай және сирек жер иондарының көптеген түрлері бар;

(3) Жоғары тиімділік: коммерциялық талшықты лазерлердің жалпы электро-оптикалық тиімділігі 25% дейін жоғары, бұл шығындарды азайтуға, энергияны үнемдеуге және қоршаған ортаны қорғауға пайдалы.

(4) Жылу бөлудің жақсы сипаттамалары: шыны материалдың өте төмен көлем-аумақ қатынасы, жылдам жылудың таралуы және аз шығыны бар, сондықтан түрлендіру тиімділігі жоғары және лазер шегі төмен;

(5) Ықшам құрылым және жоғары сенімділік: Резонанстық қуыста оптикалық линза жоқ, ол реттелмейтін, техникалық қызмет көрсетпейтін және дәстүрлі лазерлермен теңдессіз жоғары тұрақтылық артықшылықтары бар;

(6) Өндірістің төмен құны: Шыны оптикалық талшықтың төмен өндірістік құны, жетілген технологиясы және оптикалық талшықтың желге қабілеттілігі нәтижесінде пайда болатын миниатюризация мен күшейтудің артықшылықтары бар.

Талшықты лазерлердің қолдану аясы кең, соның ішінде лазерлік талшықты байланыс, лазерлік ғарыштық қалааралық байланыс, өнеркәсіптік кеме жасау, автомобиль жасау, лазерлік гравюра, лазерлік таңбалау, лазерлік кесу, басып шығару роликтері, әскери қорғаныс және қауіпсіздік, медициналық жабдықтар мен жабдықтар, және басқа лазерлер үшін сорғылар ретінде Пу Юань және т.б.

3.3 Қатты күйдегі лазерлердің жұмыс ортасы әдетте оптикалық айдау арқылы қоздырылатын оқшаулағыш кристалдар болып табылады.

YAG лазерлері (рубидий қосылған иттрий алюминий гранат кристалы) әдетте криптонды немесе ксенонды шамдарды сорғы шамдары ретінде пайдаланады, өйткені сорғы жарығының тек бірнеше нақты толқын ұзындығы Nd иондарымен жұтылады және энергияның көп бөлігі жылу энергиясына айналады. Әдетте YAG лазерінің энергияны түрлендіру тиімділігі төмен. Ал баяу өңдеу жылдамдығы біртіндеп талшықты лазерлерге ауыстырылады.

Жаңа қатты күйдегі лазер, жартылай өткізгіш лазермен айдалатын жоғары қуатты қатты күйдегі лазер. Артықшылықтары - энергияны түрлендірудің жоғары тиімділігі, жартылай өткізгіш лазерлердің электро-оптикалық түрлендіру тиімділігі 50% -ға дейін жетеді, бұл жарқыл шамдарына қарағанда әлдеқайда жоғары; жұмыс кезінде пайда болатын реактивті жылу аз, орташа температура тұрақты және оны дірілдің әсерін жойып, толығымен өңделген құрылғыға айналдыруға болады, ал лазерлік спектр сызығы тар, жиілік тұрақтылығы жақсы; ұзақ қызмет ету мерзімі, қарапайым құрылым және пайдалану оңай.

Қатты күйдегі лазерлердің талшықты лазерлерден басты артықшылығы - бір импульстік энергияның жоғары болуы. Ультра қысқа импульстік модуляциямен біріктірілген үздіксіз қуат әдетте 100 Вт-тан жоғары, ал импульстің ең жоғары қуаты 109 Вт-қа дейін жоғары болуы мүмкін. Дегенмен, жұмыс ортасын дайындау күрделірек болғандықтан, ол қымбатырақ.

Негізгі толқын ұзындығы 1064 нм жақын инфрақызыл және 532 нм қатты күйдегі лазер, 355 нм қатты күйдегі лазер және 266 нм қатты күйдегі лазер жиілікті екі еселеу арқылы алуға болады.

3.4 Жартылай өткізгішті лазер, лазерлік диод деп те аталады, жұмыс заты ретінде жартылай өткізгіш материалдарды пайдаланатын лазер.

Жартылай өткізгішті лазерлер күрделі резонанстық қуыс құрылымдарын қажет етпейді, сондықтан олар миниатюризация және жеңіл қажеттіліктер үшін өте қолайлы. Оның фотоэлектрлік түрлендіру жылдамдығы жоғары, қызмет ету мерзімі ұзақ және техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді. Ол жиі меңзеуде, көрсетуде, байланыс диапазонында және басқа жағдайларда қолданылады. Ол басқа лазерлер үшін сорғы көзі ретінде де жиі пайдаланылады. Лазерлік диодтар, лазерлік көрсеткіштер және басқа да таныс өнімдер барлығы жартылай өткізгіш лазерлерді пайдаланады.