Introduksjon til ulike lasere

En kort liste over lasertyper

Лазеры можно разделить на шесть типов в зависимости от используемой среды: твердотельные лазеры, газовые лазеры, жидкостные лазеры, полупроводниковые лазеры, химические лазеры и лазеры на парах металлов.

Твердотельные лазеры

Твердотельные лазеры — это лазеры, использующие твердую среду. В качестве твердого материала в этих лазерах используется стекло или кристаллический материал. Принцип работы твердотельных лазеров: стекло или кристаллический материал, используемый в твердотельных лазерах, действует как ионная примесь вместе с основным материалом. Легирование — это термин, используемый для описания процесса добавления примесей к веществу. В качестве легирующих элементов в этих лазерах используются тулий (Tb), эрбий (Er) и иттербий (Yb), которые являются редкоземельными элементами. В качестве материалов-носителей используются стекло, легированное иттербием, иттрий-алюминиевый гранат, легированный эрбием, стекло, легированное эрбием, и сапфир. Наиболее часто используемым материалом-носителем является иттрий-алюминиевый гранат, легированный эрбием. Применение твердотельных лазеров: Использование этих лазеров упрощает сверление отверстий в металлах. Они широко применяются в военной сфере. Преимущества твердотельных лазеров: Эти лазеры имеют недорогую трубчатую структуру. Твердотельные лазеры имеют простую конструкцию. Выходное излучение может быть как непрерывным, так и импульсным. Вероятность отходов материала в активной среде очень мала или отсутствует. Эти лазеры обладают высокой эффективностью. Недостатки твердотельных лазеров: Выходное излучение твердотельных лазеров невысоко. Расходимость этого типа лазеров непостоянна и варьируется от 0,05 до 1 градуса. В лазере наблюдаются потери мощности из-за нагрева стержня.

Gasslasere

Gasslasere har et aktivt medium som består av en eller flere gasser eller damper. Disse laserne er klassifisert som: atomgasslasere (helium-neon-lasere), molekylære gasslasere (karbondioksidlasere) og iongasslasere (argonionlasere).

Flytende lasere

Жидкостные лазеры также называются лазерами на красителях. В этом типе лазеров в качестве активной среды используется жидкость. Активное вещество, используемое в жидкостных лазерах, называется красителем; распространенные красители включают флуоресцеин, родамин B и родамин 6G. Принцип работы жидкостных лазеров: Активной средой этого типа лазеров является органический краситель, а растворителем, используемым для его растворения, является вода, спирт или этиленгликоль. Краситель закачивается из резервуара в капилляр. Краситель выходит из трубки через импульсную лампу. Выходной луч затем проходит через окно Брюстера к выходному ответвителю, который представляет собой 50%-ный отражатель. Выходную длину волны можно регулировать в широком диапазоне. Применение жидкостных лазеров: Эти лазеры широко используются в медицине и в качестве исследовательских инструментов. Преимущества жидкостных лазеров: Высокая эффективность. Возможность получения широкого диапазона длин волн. Малый диаметр луча. Угол расхождения луча составляет от 0,04 до 0,1 градуса, что относительно мало по сравнению с другими лазерами. Недостатки жидкостных лазеров: Высокая стоимость этих лазеров. Настройка лазера на определённую частоту требует использования фильтров, что делает их более дорогими, чем лазеры других типов. Сложно определить, какой элемент излучает свет.

Halvlederlasere:Halvlederlasere er små lasere. De fungerer på samme måte som lysdioder, men utgangsstrålen har egenskapene til en laser. Halvlederdioder er produsert ved hjelp av halvlederteknologi. Hvordan de fungererhalvlederlasere:Det aktive materialet som brukes i halvlederlasere er galliumarsenid; derfor kalles disse laserne også galliumarsenidlasere. Driftsprinsippet til en halvlederlaser ligner på driftsprinsippet til en foroverforspent pn-diode. Pn-materialer er koblet til en likestrømforsyning gjennom metallkontakter. Halvlederlasere kalles også injeksjonslasere fordi strøm injiseres i krysset mellom p- og n-materialer. Søknaderполупроводниковых лазеров: Эти лазеры естественным образом используются в качестве передатчиков в цифровой связи, поскольку они могут излучать свет с различной скоростью и длительностью импульса. Они также широко используются в волоконно-оптической связи. Преимущества полупроводниковых лазеров:De har mange bruksområder på grunn av sin lille størrelse. Disse laserne er svært økonomiske. Speil brukes ikke. Strømforbruket er lavt. Ulemper med halvlederlasere: Stråledivergensvinkelen er 6-20 grader, noe som er større enn andre typer lasere. Utgangsstrålen har en uvanlig form fordi mediet som brukes er kort og rektangulært. Driftsegenskapene til denne typen laser er temperaturavhengige, slik som utgangseffekt og senterbølgelengde.

Kjemiske lasere:Kjemiske lasere genererer laserlys gjennom kjemiske reaksjoner. For eksempel, under en kjemisk reaksjon av fluor og hydrogenatomer, kan hydrogenfluoridmolekyler dannes i en eksitert tilstand. Ved å raskt blande to ioniske gasser kan laserstråling genereres, slik at ingen ekstra energi er nødvendig; kraftig lysenergi kan produseres direkte fra en kjemisk reaksjon. De to hovedtypene av enheter er hydrogenfluorid (HF) og deuteriumfluorid (DF). Den første har en laserbølgelengde på 2,6 til 3,3 mikrometer, og den andre - fra 3,5 til 4,2 mikrometer. Disse rent kjemiske laserne er for tiden i stand til utgangseffekter på flere megawatt, og deres bølgelengder varierer fra nær til middels infrarød. Disse laserne forplanter seg lett i atmosfæren eller gjennom optiske fibre. Fordi kjemiske lasere genererer laserlys gjennom kjemiske reaksjoner, er de relativt kompakte og godt egnet for feltapplikasjoner; spesielt kan de lage høyeffektlasere som kan brukes til militære formål og i kjernefysisk fusjon.

Metalldamplasere, som kobberdamplasere, produserer primært grønt (510,5 nm) og gult (578,2 nm) lys, og oppnår en gjennomsnittlig effekt på 100 W og en toppeffekt på 100 kW. Hovedapplikasjonen deres er som en pumpekilde for flytende lasere. I tillegg kan de brukes i høyhastighets pulsfotografering, storskjerms projeksjons-TV og materialbehandling.