Golden Century Excellent (Jiangsu) laser technology Co., Ltd.!

Rumah / Berita / berita perusahaan / Pengantar teori laser, klasifikasi dan aplikasi

Pengantar teori laser, klasifikasi dan aplikasi

Views:1     Author:Site Editor     Publish Time: 2019-09-18      Origin:Site

Laser - perangkat yang memancarkan laser.

Penguat kuantum gelombang mikro pertama dibuat pada tahun 1954, dan sinar gelombang mikro sangat koheren.

Pada tahun 1958, A.L. scholl dan C.H. tuns menerapkan prinsip penguat gelombang mikro gelombang mikro pada rentang frekuensi cahaya. Pada tahun 1960, T.H. maiman et al. membuat laser ruby ​​pertama.

Pada tahun 1961, a. jarvin et al. membuat laser he-ne.

Pada tahun 1962, R.N. hall et al. menciptakan laser semikonduktor gallium arsenide.

Di masa depan, akan ada lebih banyak jenis laser.

Menurut media kerja, laser dapat dibagi menjadi empat kategori: laser gas, laser padat, laser semikonduktor dan laser pewarna.

Baru-baru ini, laser elektron gratis telah dikembangkan. Laser berdaya tinggi biasanya berdenyut.

I. prinsip:

Semua jenis laser memiliki prinsip operasi dasar yang sama kecuali laser elektron bebas. Kondisi penting untuk memproduksi laser adalah pembalikan jumlah partikel dan keuntungan dari kerugian. Oleh karena itu, komponen perangkat yang sangat diperlukan memiliki dua bagian: sumber eksitasi (atau pemompaan) dan media kerja dengan tingkat energi metastabil.

Eksitasi adalah eksitasi media kerja setelah menyerap energi asing ke keadaan tereksitasi, untuk mencapai dan mempertahankan kondisi pembalikan jumlah partikel.

Ada insentif optik, listrik, kimia, dan nuklir.

Tingkat energi yang dapat diukur dari media kerja membuat radiasi terstimulasi dominan, sehingga mewujudkan amplifikasi optik.

Komponen umum dari laser termasuk rongga resonan, tetapi rongga (lihat rongga optik) bukan komponen penting. Rongga memungkinkan foton dalam rongga untuk memiliki frekuensi, fase, dan arah operasi yang konsisten, sehingga memberikan laser directivity dan koherensi yang baik.

Selain itu, dapat memperpendek panjang material yang bekerja dan menyesuaikan mode laser yang dihasilkan dengan mengubah panjang rongga (mis. Pemilihan mode). Oleh karena itu, sebagian besar laser memiliki rongga resonan.

Zat pengerjaan laser

Istilah ini mengacu pada sistem zat yang digunakan untuk mewujudkan pembalikan jumlah partikel dan menghasilkan cahaya dengan stimulasi radiasi terstimulasi, kadang-kadang juga disebut media penguatan laser, mereka dapat padat (kristal, kaca), gas (gas atom, gas ion, gas molekul), semikonduktor dan medium cair.

Persyaratan utama untuk bahan kerja laser adalah untuk mencapai tingkat besar jumlah inversi partikel antara tingkat energi spesifik dari partikel yang bekerja dan menjaga inversi seefektif mungkin selama seluruh proses emisi laser.

Oleh karena itu, diperlukan bahwa bahan kerja memiliki struktur tingkat energi dan karakteristik transisi yang tepat.

3. Sistem pemompaan eksitasi

Berarti mekanisme atau perangkat yang menyediakan energi untuk zat yang bekerja dengan laser untuk mewujudkan dan mempertahankan pembalikan jumlah partikel.

Tergantung pada substansi kerja dan kondisi operasi laser, berbagai metode dan perangkat eksitasi dapat diadopsi.

Aktuasi optik (pompa cahaya).

Seluruh perangkat eksitasi biasanya terdiri dari sumber cahaya pelepasan gas (seperti lampu xenon, lampu kripton) dan konsentrator. Metode eksitasi ini juga disebut pompa lampu.

, eksitasi debit gas.

Seluruh perangkat eksitasi biasanya terdiri dari elektroda pelepasan dan catu daya pelepasan.

Kimia.

Pembalikan jumlah partikel dicapai dengan menggunakan proses reaksi kimia yang terjadi dalam zat kerja, yang biasanya membutuhkan reaktan kimia yang sesuai dan langkah-langkah inisiasi yang sesuai.

Energi nuklir.

Fragmen fisi, partikel berenergi tinggi atau radiasi yang dihasilkan oleh reaksi fisi nuklir kecil digunakan untuk menggairahkan bahan yang bekerja dan mewujudkan pembalikan jumlah partikel.

Rongga optik

Biasanya terdiri dari dua cermin dengan sifat geometris dan optik tertentu.

Efeknya adalah untuk memberikan umpan balik optik sehingga foton radiasi tereksitasi bolak-balik di rongga berkali-kali untuk membentuk osilasi kontinu yang koheren.

Arah dan frekuensi sinar berosilasi di dalam rongga terbatas untuk memastikan bahwa laser keluaran terarah dan monokromatik.

Efek rongga ditentukan oleh bentuk geometris (jari-jari kelengkungan permukaan reflektif) dan kombinasi relatif dari dua cermin yang biasanya membentuk rongga.

Gaya ditentukan oleh karakteristik kehilangan selektif dari arah bergerak yang berbeda dan frekuensi cahaya yang berbeda dalam jenis rongga yang diberikan.

Ada banyak jenis laser.

Pada bagian berikut, klasifikasi substansi pengerjaan laser, mode eksitasi, mode operasi, dan rentang panjang gelombang keluaran akan diperkenalkan.

Zat kerja

Semua laser dapat dibagi ke dalam kategori berikut sesuai dengan keadaan fisik yang berbeda dari zat yang bekerja: laser padat sisanya (kristal dan kaca).

Laser gas adalah gas, dan dapat dibagi lagi menjadi laser gas atom, laser gas ion, laser gas molekuler dan laser gas excimer sesuai dengan sifat berbeda dari partikel yang bekerja dalam gas yang benar-benar menghasilkan emisi terstimulasi.

Zat kerja yang diadopsi oleh jenis laser ini meliputi larutan pewarna organik neon dan larutan senyawa anorganik yang mengandung ion logam tanah jarang, di mana ion logam (seperti Nd) bertindak sebagai partikel kerja dan cairan senyawa anorganik (seperti SeOCl2) bertindak sebagai substrat.

(4) laser semikonduktor, laser adalah peran bahan semikonduktor sebagai zat kerja yang dihasilkan oleh stimulasi emisi radiasi, prinsipnya adalah melalui insentif tertentu (pompa injeksi listrik, injeksi sinar elektron energi ringan atau tinggi), antara celah pita bahan semikonduktor atau antara pita dan tingkat pengotor, dengan merangsang pembawa dan keseimbangan inversi populasi, peran cahaya dihasilkan oleh stimulasi emisi radiasi;

(5) laser elektron bebas, ini adalah jenis khusus laser jenis baru, bahan kerja untuk perubahan periodik dalam ruang gerak kecepatan tinggi dalam medan magnet bebas arah medan magnet, selama kecepatan perubahan berkas elektron bebas dapat menghasilkan radiasi elektromagnetik koheren merdu, pada prinsipnya, spektrum radiasi yang koheren dapat transisi dari panjang gelombang sinar-X ke area gelombang mikro, sehingga prospeknya sangat menggoda.

Vi. Insentif

Laser pompa ringan.

Mengacu pada laser yang dipompa oleh cahaya, termasuk hampir semua laser padat dan cair, serta beberapa laser gas dan semikonduktor.

Laser yang bersemangat listrik.

Sebagian besar laser gas tereksitasi oleh pelepasan gas (pelepasan dc, pelepasan ac, pelepasan pulsa, injeksi sinar elektron), sedangkan laser semikonduktor yang paling umum diberi energi oleh injeksi persimpangan saat ini. Beberapa laser semikonduktor juga bisa bersemangat dengan injeksi berkas elektron berenergi tinggi.

Laser kimia.

Ini adalah laser yang MENGGUNAKAN energi yang dilepaskan oleh reaksi kimia untuk menggairahkan bahan yang bekerja. Reaksi kimia dapat dipicu oleh cahaya, habis atau dipicu secara kimia masing-masing.

Apakah laser pompa nuklir.

Suatu jenis laser khusus, seperti laser helium-argon yang dipompa nuklir, yang MENGGUNAKAN energi yang dilepaskan oleh reaksi fisi nuklir kecil untuk merangsang bahan yang bekerja.

Vii. Mode operasi

Karena bahan kerja yang berbeda, mode eksitasi dan tujuan aplikasi, mode operasi dan kondisi kerja laser berbeda, yang dapat dibagi menjadi jenis utama berikut.

Laser kontinu ditandai oleh eksitasi zat yang bekerja dan keluaran laser yang sesuai, yang dapat dilakukan terus menerus dalam rentang waktu yang lama. Laser padat bersemangat oleh sumber cahaya kontinu dan laser gas dan laser semikonduktor yang dioperasikan oleh eksitasi listrik kontinyu adalah dari jenis ini.

Karena efek panas berlebih yang tak terhindarkan dari perangkat dalam operasi terus-menerus, kebanyakan dari mereka perlu mengambil tindakan pendinginan yang tepat.

(2) laser pulsa tunggal, untuk jenis laser ini, insentif material dan emisi laser yang sesuai, sejak saat itu semua adalah proses pulsa tunggal, laser solid state umum, laser cair, serta beberapa laser gas khusus, mengadopsi dengan cara ini, efek pemanasan perangkat saat ini dapat diabaikan, sehingga tidak dapat mengambil tindakan pendinginan khusus.

(3) laser pulsa berulang, perangkat tersebut ditandai dengan outputnya adalah serangkaian pulsa laser berulang, oleh karena itu, perangkat dapat insentif yang tepat, dalam bentuk pulsa berulang atau motivasi atas dasar proses osilasi laser modulasi terus menerus tetapi dalam cara tertentu, untuk mendapatkan output laser pulsa berulang, biasanya juga membutuhkan langkah-langkah pendinginan yang efektif diambil ke perangkat.

(4) laser, yang secara khusus mengacu pada adopsi teknologi saklar tertentu untuk mencapai output daya tinggi dari laser berdenyut, prinsip kerjanya adalah dalam keadaan kerja materi inversi populasi tidak membuatnya setelah pembentukan osilasi penguat ( saklar ditutup), setelah menunggu partikel menumpuk ke tingkat yang cukup tinggi, tiba-tiba saklar seketika, yang dapat dalam periode waktu yang relatif singkat (10 ~ 10 detik, misalnya) membentuk osilasi laser yang sangat kuat dan laser pulsa daya tinggi output (lihat '\"class = link> teknologi laser).

(5) laser mode-terkunci, yang merupakan jenis laser tipe khusus yang menggunakan teknologi mode-terkunci, yang karyanya dikarakteristikkan oleh rongga resonansi memiliki hubungan fase yang pasti antara mode longitudinal yang berbeda, oleh karena itu dapat memperoleh serangkaian tampilan yang berjarak sama dalam urutan waktu pulsa laser ultrashort, lebar pulsa 10 hingga 10 detik), jika selanjutnya mengadopsi teknologi sakelar optik cepat khusus, dari pemilihan urutan pulsa tunggal dari pulsa laser ultrashort (lihat teknologi penguncian mode-terkunci).

6 mode tunggal dan stabilisasi frekuensi laser, laser mode tunggal mengacu pada adopsi batas tertentu setelah teknologi cetakan dalam keadaan mode transversal tunggal atau operasi mode longitudinal tunggal laser, langkah-langkah stabilisasi frekuensi laser mengacu pada adopsi kontrol otomatis tertentu panjang gelombang keluaran laser atau stabilitas frekuensi di bawah ketepatan tertentu dalam lingkup perangkat laser khusus, dalam beberapa kasus, juga dapat dibuat menjadi operasi mode tunggal dan laser khusus yang mampu perangkat kontrol stabilitas frekuensi otomatis (lihat teknologi stabilisasi frekuensi laser).

Secara umum, panjang gelombang keluaran laser merdu tetap, tetapi panjang gelombang keluaran beberapa laser dapat diubah dalam kisaran kontinu dan dapat dikontrol dengan menggunakan teknik penyetelan khusus. Jenis laser ini disebut laser merdu (lihat teknik menyetel laser).

Rentang pita

Berbagai jenis laser dapat dibagi menjadi beberapa jenis berikut sesuai dengan rentang panjang gelombang laser output.

Kisaran panjang gelombang keluaran laser inframerah-jauh adalah antara 25 ~ 1000 mikron. Output laser dari beberapa laser gas molekuler dan laser elektron bebas jatuh ke daerah ini.

Laser nir mengacu pada perangkat laser yang panjang gelombang laser outputnya berada di wilayah pertengahan inframerah (2,5 ~ 25 mikron), yang diwakili oleh laser gas molekul CO (10,6 mikron) dan laser gas molekul CO (5 ~ 6 mikron).

Laser inframerah-dekat pasif adalah perangkat laser yang panjang gelombang laser outputnya berada di wilayah inframerah-dekat (0,75 ~ 2,5 mikron), diwakili oleh laser padat yang didoping neodymium (1,06 mikron), laser dioda semikonduktor CaA (sekitar 0,8 mikron) dan beberapa laser gas.

(4) laser yang terlihat, mengacu pada panjang gelombang laser output dalam rentang spektral yang terlihat (4000 ~ 7000 atau 0,4 ~ 0,7 mikron) dari perangkat laser, perwakilan untuk laser ruby ​​(6943), he-ne laser (6328), argon laser ion (4880, 5145), laser ion kripton (4762, 5208, 5682, 6471), dan beberapa laser pewarna merdu, dll.

Laser hampir-ultraviolet, yang panjang gelombang laser keluarannya berada di wilayah spektrum ultraviolet dekat (2000-4000 angstrom), diwakili oleh laser molekul nitrogen (3371 angstrom) laser excimer terfluenasi xenon (XeF) (3511 angstrom, 3531 angstrom) , krypton fluoride (KrF) laser excimer (2490 angstroms) dan beberapa laser pewarna yang bisa disetel.

Kisaran panjang gelombang dari laser keluaran adalah di wilayah vakum ultraviolet spektrum (50 ~ 2000 angstrom), diwakili oleh (H) laser molekuler (1644 ~ 1098 angstrom), xenon (Xe) laser excimer (1730 angstrom), dll.

Sinar-X lunak telah dikembangkan, tetapi masih dalam tahap eksplorasi.

Ix. Tujuan utama

Laser adalah salah satu komponen inti penting dalam sistem pemrosesan laser modern.

Dengan perkembangan teknologi pemrosesan laser, laser telah berkembang dan banyak laser baru telah muncul.

Laser pemrosesan laser awal adalah laser gas CO2 berkekuatan tinggi dan laser YAG padat yang dipompa.

Dari sejarah perkembangan teknologi pemrosesan laser, laser pertama muncul pada pertengahan tahun 1970-an disegel tabung laser CO2. Hingga kini, laser CO2 generasi kelima - laser CO2 berpendingin difusi telah muncul.

Dapat dilihat dari perkembangan bahwa laser CO2 awal cenderung ke arah pengembangan peningkatan daya laser. Namun, ketika daya laser mencapai persyaratan tertentu, kualitas sinar laser dianggap serius, dan pengembangan laser ditransfer ke kualitas balok penyesuaian tinggi.

Laser CO2 slat pendingin difusi yang muncul di dekat batas difraksi memiliki kualitas sinar yang baik dan telah banyak digunakan, terutama di bidang pemotongan laser, yang disukai oleh banyak perusahaan.

Pada awal abad ke-21, laser jenis baru lainnya - laser semikonduktor muncul.

Dibandingkan dengan CO2 daya tinggi dan laser padat YAG tradisional, laser semikonduktor memiliki keunggulan teknis yang jelas, seperti penyebutan kecil, ringan, efisiensi tinggi, konsumsi energi rendah, umur panjang dan serapan logam tinggi dari laser semikonduktor, dengan pengembangan berkelanjutan dari teknologi laser semikonduktor, laser semikonduktor berbasis laser padat lainnya, seperti laser serat, pompa semikonduktor laser state solid, seperti pengembangan laser slab juga sangat cepat.

Diantaranya, laser serat berkembang pesat, khususnya laser serat yang didoping tanah jarang harus digunakan secara luas di bidang komunikasi serat, penginderaan serat dan pemrosesan bahan laser.

Karena karakteristiknya yang luar biasa, laser telah digunakan di banyak bidang seperti industri, pertanian, pengukuran dan deteksi presisi, komunikasi dan pemrosesan informasi, perawatan medis dan militer, dan telah membuat terobosan revolusioner di banyak bidang.

Di militer, laser telah digunakan untuk komunikasi, penglihatan malam, peringatan dini, mulai dan aspek lainnya, berbagai senjata laser dan senjata panduan laser juga telah digunakan.

1. Laser digunakan sebagai sumber panas.

Sinar laser kecil dan membawa sejumlah besar daya. Fokus dengan lensa, misalnya, dapat memusatkan energi pada area kecil dan menghasilkan panas dalam jumlah besar.

Sebagai contoh, orang dapat menggunakan energi laser terkonsentrasi dan sangat tinggi untuk memproses berbagai bahan dan mengebor 200 lubang pada jarum.

Sebagai sarana untuk menimbulkan stimulasi, variasi, kauterisasi dan penguapan pada organisme biologis, laser telah mencapai hasil yang baik dalam aplikasi praktis kedokteran dan pertanian.

2. Laser mulai.

Sebagai sumber cahaya jangkauan-mencari, laser dapat mengukur jarak yang sangat jauh karena directivity yang baik, daya tinggi dan presisi tinggi.

3. Komunikasi laser.

Dalam komunikasi, kabel optik yang MENGGUNAKAN sinar laser untuk mengirimkan sinyal dapat membawa informasi sebanyak 20.000 kabel tembaga.

4. Penerapan pengumpulan inti terkontrol di udara.

Dengan menembakkan laser ke dalam campuran deuterium dan tritium, laser memberi mereka energi dalam jumlah besar, menghasilkan tekanan tinggi dan suhu tinggi, menyebabkan dua inti berfusi menjadi helium dan neutron, dan melepaskan sejumlah besar energi radiasi pada saat bersamaan. .

Karena energi laser dapat dikendalikan, proses ini disebut fusi nuklir terkontrol.

Di masa depan, dengan penelitian lebih lanjut dan pengembangan teknologi laser, kinerja laser akan semakin ditingkatkan dan biayanya akan semakin berkurang, tetapi jangkauan aplikasinya akan semakin diperluas, dan itu akan memainkan peran yang semakin besar.


Spesialisasi ini bergerak dalam penelitian dan pengembangan peralatan pemotongan serat laser & CO2, produksi dan penjualan.

Ikuti kami

Kontak

+8618255368660

+860555-8286688

info@excent.cn

Jalan Hangkong, Taman Industri Xiancheng, Kota Xiannv, Distrik Jiangdu, Kota Yangzhou, Cina.

Hak Cipta © 2019 Golden Century Excellent (JiangSu) Laser Intelligent Technology Co, Ltd Semua hak dilindungi undang-undang WANICP 苏 ICP 备 20013052 号Teknologi olehleadong