Ang teknolohiya ng laser ay pumasok sa buhay ng mga tao mula sa lahat ng aspeto, ngunit mayroong maraming mga uri ng mga generator ng laser, bawat isa ay may iba't ibang mga wavelength at iba't ibang mga katangian, kaya ang mga larangan ng aplikasyon ay magkakaiba din. Naniniwala ako na ang karamihan sa mga tao ay nakakaramdam ng kaunting sakit ng ulo sa harap ng mga kumplikadong uri ng mga generator ng laser. Samakatuwid, ang artikulong ito ay nagbubuod at nagpapaliwanag ng mga tampok at praktikal na aplikasyon ng iba't ibang uri ng mga generator ng laser nang paisa-isa.
Ayon sa iba't ibang working media, ang mga laser generator ay nahahati sa 6 na uri: solid-state, gas, dye, Diode, fiber, at free electron laser generators. Kabilang sa mga ito, mayroong maraming mga subdivision ng solid-state at gas lasers. Maliban sa mga libreng electron laser, ang mga pangunahing prinsipyo ng pagtatrabaho ng iba't ibang mga laser ay pareho, kabilang ang pump source, optical resonator at gain medium.
Solid State Laser Generator
Sa solid-state laser generators, karaniwang ginagamit ang liwanag bilang pinagmumulan ng pump, at ang kristal o salamin na maaaring makabuo ng liwanag ay tinatawag na working material. Ang materyal ay binubuo ng isang matrix at isang activated ion. Ang materyal ng matrix ay nagbibigay ng angkop na pag-iral at kapaligiran sa pagtatrabaho para sa activated ion, at ang activated ion ay nakumpleto ang proseso ng pagbuo ng laser. Ang mga karaniwang ginagamit na aktibong ions ay pangunahing mga transition metal ions, tulad ng chromium, cobalt, nickel at iba pang mga ions at rare earth metal ions, tulad ng mga neodymium ions. Ang mga salamin na pinahiran ng mga dielectric na pelikula ay ginagamit bilang mga salamin ng resonator, ang isa ay isang buong salamin at ang isa ay isang kalahating salamin. Kapag gumagamit ng iba't ibang mga activated ions, iba't ibang mga materyales sa matrix at iba't ibang mga wavelength ng light excitation, iba't ibang mga laser ng iba't ibang mga wavelength ang ilalabas.
Ang laser wavelength na output ng ruby laser generator ay 694.3nm, at ang photoelectric conversion rate ay mababa, 0.1% lamang. Gayunpaman, ang buhay ng fluorescent nito ay mahaba, na nakakatulong sa pag-iimbak ng enerhiya, at nakakapaglabas ito ng mataas na pulse peak power. Ang laser na nabuo sa pamamagitan ng isang ruby rod na may kapal ng isang core ng panulat at isang mahabang daliri ay madaling tumagos sa bakal sheet. Bago ang paglitaw ng mas mahusay na YAG laser system, ang ruby laser system ay malawakang ginagamit sa pagputol ng laser at pagbabarena. Bilang karagdagan, ang 694nm light ay madaling hinihigop ng melanin, kaya ang mga ruby laser ay ginagamit din sa paggamot ng mga pigmented lesyon (skin spots).
Dahil sa mga katangiang kristal nito, ang Ti:Sapphire laser generator ay may malawak na tunable range (iyon ay, ang tunable wavelength range), at makakapaglabas ng liwanag na may wavelength na 660nm-1200nm kung kinakailangan. Kasabay ng kapanahunan ng teknolohiya ng pagdodoble ng dalas (na maaaring doble ang dalas ng liwanag, iyon ay, hatiin ang haba ng daluyong), ang hanay ng haba ng daluyong ay maaaring pahabain sa 330nm-600nm. Ginagamit ang titanium sapphire laser system sa femto2nd spectroscopy, nonlinear optics research, generation of white light, generation ng terahertz waves, atbp., at mayroon ding mga application sa medical beauty.
Ang YAG ay ang abbreviation ng yttrium aluminum garnet, na siyang pinaka-mahusay na laser crystal matrix sa kasalukuyan. Pagkatapos ma-doped gamit ang neodymium (Nd), maaari itong mag-output 1064nm liwanag, at ang maximum na tuloy-tuloy na output power ay maaaring umabot sa 1000w. Noong mga unang araw, ginamit ang isang inert gas flash lamp bilang pinagmumulan ng pump, ngunit ang flash lamp pump method ay may malawak na spectral range, mahinang pagkakataon sa spectrum ng pagsipsip ng gain medium, at isang malaking thermal load, na nagreresulta sa isang mababang photoelectric conversion rate. Kaya ngayon gamit ang LD (Laser Diode) pumping, mataas na kahusayan, mataas na kapangyarihan, at mahabang buhay ay maaaring makamit. Nd:YAG laser generators ay maaaring gamitin sa paggamot ng mga hemangiomas at pagbawalan ang paglaki ng tumor. Gayunpaman, ang thermal pinsala sa tissue ay hindi pumipili. Habang pinagsasama-sama ang mga daluyan ng dugo ng tumor, ang sobrang enerhiya ay makakasira din sa nakapaligid na normal na tisyu, at madaling mag-iwan ng mga peklat pagkatapos ng operasyon. Samakatuwid, ang Nd:YAG laser ay kadalasang ginagamit sa operasyon, gynecology, ENT, at mas mababa sa dermatology.
Yb: YAG, Ytterbium (Yb) ay doped sa YAG, na maaaring mag-output ng liwanag na 1030nm. Ang pump wavelength ng Yb:YAG ay 941nm, na napakalapit sa output wavelength, na maaaring makamit ang pump quantum efficiency na 91.4%, at ang init na nabuo ng pump ay pinipigilan sa loob 10% (karamihan sa input na enerhiya ay na-convert sa output ang enerhiya, isang maliit na bahagi nito ay nagiging init, nangangahulugan na ang conversion na kahusayan ay napakataas), na 25% hanggang 30% ng Nd:YAG. Ang Yb:YAG ay naging isa sa pinakakaakit-akit na solid-state laser media, at ang LD-pumped high-power na Yb:YAG solid-state laser generator ay naging isang bagong research hotspot, at itinuturing na isa sa developmental high-efficiency, high-power solid-state laser generators na pangunahing direksyon.
Bilang karagdagan sa dalawang nasa itaas, ang YAG ay maaari ding i-doped ng holmium (Ho), erbium (Er), atbp. Ang Ho:YAG ay gumagawa ng eye-safe na 2097nm at 2091nm laser, pangunahin para sa optical communication, radar at mga medikal na aplikasyon. Er: Ang YAG ay naglalabas ng liwanag na 2.9 μm, at ang katawan ng tao ay may mataas na rate ng pagsipsip ng wavelength na ito, na may malaking potensyal na aplikasyon para sa laser surgery at vascular surgery.
Gas Laser Generator
Ang mga generator ng laser ng gas ay mga sistema ng laser na gumagamit ng gas bilang isang daluyan ng pakinabang, sa pangkalahatan ay nagbobomba ng mga discharge ng gas. Ang mga uri ng gas ay kinabibilangan ng mga atomic na gas (helium-neon, noble gas ion, at metal vapor), mga molekular na gas (nitrogen at carbon dioxide), excimer gas, at ibinibigay ng mga kemikal na reaksyon.
Gumagamit ang HeNe laser generator (HeNe) ng pinaghalong 75% o higit pang He at 15% o mas kaunting Ne bilang gain medium. Depende sa kapaligiran sa pagtatrabaho, maaari itong maglabas ng berde (543.5nm), dilaw (594.1nm), orange (612.0nm), pula (632.8nm) at 3 uri ng malapit-infrared na ilaw (1152nm, 1523nm at 3391nm), kung saan ang pulang ilaw (632.8) ang pinakakaraniwang ginagamit. Ang beam output ng HeNe laser generator ay may Gaussian distribution, at ang beam na kalidad ay napaka-stable. Kahit na ang kapangyarihan ay hindi mataas, mayroon itong mahusay na pagganap sa larangan ng pagsukat ng katumpakan.
Ang karaniwang noble gas laser generators ay argon ions (Ar+) at krypton ions (Kr+). Ang rate ng conversion ng enerhiya nito ay maaaring umabot ng hanggang 0.6%, at maaari itong patuloy at matatag na makapaglalabas ng kapangyarihan na 30-50w sa mahabang panahon, at ang haba ng buhay nito ay lumampas sa 1000h. Pangunahing ginagamit sa laser display, Raman spectroscopy, holography, nonlinear optics at iba pang larangan ng pananaliksik, pati na rin ang medikal na diagnosis, pag-print ng paghihiwalay ng kulay, pagpoproseso ng metrolohiya ng materyal at pagproseso ng impormasyon.
Ang mga metal vapor laser generator ay kumukuha ng tansong singaw bilang isang halimbawa. Ang copper vapor laser generator ay pangunahing naglalabas ng berdeng ilaw (510.5nm) at dilaw na ilaw (578.2nm), na maaaring umabot sa average na kapangyarihan na 100w at isang peak power na 100kw. Ang pangunahing lugar ng aplikasyon nito ay ang pump source ng dye laser generators. Bilang karagdagan, maaari rin itong gamitin para sa high-speed flash photography, large-screen projection TV at pagproseso ng materyal.
Ang nitrogen molecular laser generator ay gumagamit ng nitrogen bilang gain medium, na maaaring maglabas ng ultraviolet light na 337.1 nm, 357.7 nm at 315.9 nm, at ang peak power ay maaaring umabot sa 45kw. Maaari itong magamit bilang isang pump light source para sa mga organikong dye laser generator, at malawak ding ginagamit sa laser separation ng isotopes, fluorescence diagnosis, ultra-high-speed photography, pollution detection, medikal at pangangalagang pangkalusugan, at agricultural breeding. Dahil ang maikling wavelength nito ay mas madaling tumutok upang makakuha ng maliit na lugar, maaari rin itong magamit upang iproseso ang mga sub-micron na bahagi.
Ang gain medium na ginamit sa CO2 Ang laser generator ay carbon dioxide na may halong helium at nitrogen, na maaaring maglabas ng malayong infrared na ilaw na nakasentro sa 9.6 μm at 10.6 μm na wavelength. Ang generator ay may mataas na rate ng conversion ng enerhiya, ang output power ay maaaring mula sa ilang watts hanggang sampu-sampung libong watts, at ang napakataas na kalidad ng beam ay gumagawa ng CO2 laser generator malawakang ginagamit sa pagproseso ng materyal, siyentipikong pananaliksik, pambansang depensa at gamot. Iba ang makikilala mo CO2 mga pamutol ng laser at mga laser engraver para sa pag-ukit at pagputol ng kahoy, MDF, plywood, tela, katad, salamin, plastik, at acrylic sa iyong pang-araw-araw na buhay at negosyo.
Ang mga excimer ay mga hindi matatag na molekula na puno ng mga pinaghalong iba't ibang noble gas at halogen gas sa resonator upang makabuo ng mga laser na may iba't ibang wavelength. Ang paggulo ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng relativistic electron beams (enerhiya na higit sa 200 keV) o sa pamamagitan ng transverse rapid pulse discharges. Kapag ang hindi matatag na molecular bond ng excited state excimer ay nasira at nahiwalay sa ground state atoms, ang enerhiya ng excited na estado ay inilabas sa anyo ng laser radiation. Ito ay malawakang ginagamit sa medikal, optical na komunikasyon, semiconductor display, remote sensing, laser weapons at iba pang larangan.
Ang kemikal na laser generator ay isang espesyal na uri ng sistema ng gas laser na gumagamit ng enerhiya na inilabas ng kemikal na reaksyon upang mapagtanto ang pagbabaligtad ng numero ng butil. Karamihan sa mga ito ay gumagana sa molecular transition mode, at ang tipikal na wavelength range ay nasa malapit-infrared hanggang mid-infrared na spectral na rehiyon. Ang pinakamahalaga ay ang mga aparatong hydrogen fluoride (HF) at deuterium fluoride (DF). Ang dating ay maaaring mag-output ng higit sa 15 parang multo na linya sa pagitan ng 2.6 at 3.3 microns; ang huli ay may humigit-kumulang 25 na parang multo na linya sa pagitan ng 3.5 at 4.2 microns. Ang parehong mga aparato ay kasalukuyang may kakayahang multi-megawatt output. Dahil sa napakalaking enerhiya nito, karaniwang ginagamit ito sa nuclear engineering at mga larangan ng militar.
Dye Laser Generator
Gumagamit ang mga generator ng dye laser ng organikong pangulay bilang medium ng laser, kadalasang likidong solusyon. Ang mga dye laser generator ay karaniwang magagamit sa mas malawak na hanay ng mga wavelength kaysa sa gas at solid-state na laser media. Ang kanilang malawak na bandwidth ay ginagawa silang partikular na angkop para sa tunable at pulsed laser generators. Gayunpaman, dahil sa maikling katamtamang buhay nito at limitadong lakas ng output, ito ay karaniwang pinapalitan ng wavelength-tunable solid-state laser tulad ng titanium sapphire.
Diode Laser Generator
Ang diode laser generator ay isang laser system na gumagamit ng mga semiconductor na materyales bilang gumaganang substance. Mayroong 3 mga mode ng paggulo: electric injection, electron beam excitation at optical pumping. Maliit na sukat, mababang presyo, mataas na kahusayan, mahabang buhay ng serbisyo, mababang pagkonsumo ng kuryente, ay maaaring magamit sa elektronikong impormasyon, laser printing, laser pointer, optical communication, laser TV, maliit na laser projector, elektronikong impormasyon, pinagsamang optika at iba pang larangan.
Fiber Laser Generator
Ang fiber laser generator ay tumutukoy sa isang uri ng laser system na gumagamit ng rare earth element-doped glass fiber bilang gain medium. Ito ay malawakang ginagamit sa pagpi-print ng metal at non-metal, pagmamarka, pag-ukit, pagbabarena, pagputol, paglilinis, hinang (pagpapatigas, pagsusubo ng tubig, pag-cladding at malalim na hinang), militar, depensa at seguridad, kagamitang medikal, malalaking imprastraktura, at bilang bomba para sa iba pang pinagmumulan ng laser. Magkikita kayo fiber laser engraver para sa mga personalized na teksto at pattern, mga pamutol ng fiber laser para sa paggawa ng metal, fiber laser cleaning machine para sa pag-alis ng kalawang, pagtanggal ng pintura, at pagtanggal ng patong, fiber laser welding machine para sa mga metal joints sa iyong buhay.
Libreng Electron Laser Generator
Ang libreng electron laser generator ay isang bagong uri ng high-power coherent radiation source na naiiba sa tradisyonal na laser generator. Hindi nito kailangan ng gas, likido o solid bilang gumaganang materyal, ngunit direktang kino-convert ang kinetic energy ng high-energy electron beam sa magkakaugnay na radiation energy. Samakatuwid, maaari din itong isaalang-alang na ang gumaganang sangkap ng free-electron laser generator ay mga libreng electron. Ito ay may isang serye ng mga mahusay na katangian tulad ng mataas na kapangyarihan, mataas na kahusayan, malawak na hanay ng wavelength tuning at istraktura ng oras ng mga ultra-maikling pulso. Maliban dito, walang laser generator na maaaring magkaroon ng mga tampok na ito nang sabay. Ito ay may malaking prospect sa larangan ng physics research, laser weapons, laser fusion, photochemistry, at optical communications.
