Сколько существует лазерных генераторов? (Часть 2)

Хотя существуют разнообразныелазеры, они генерируются возбуждением и стимулированным излучением, поэтому основной состав лазера фиксирован: рабочее вещество (то есть рабочее тело, которое может произвести инверсию числа частиц после возбуждения), источник возбуждения (энергия, которая может сделать рабочее вещество (инверсия числа частиц, также известное как источник накачки) и оптический резонатор состоят из трех частей.

Ⅱ. Газовый лазер

Существует много типов газовых лазеров, наиболее распространенными из которых являются углекислотные лазеры и гелий-неоновые лазеры.

1. Генератор CO₂-лазера

CO₂-лазер, в основном использует газ CO₂, добавляет небольшое количество азота и гелия, а также использует возбуждение «источника накачки», так что молекулы газа производят переход энергетических уровней, тем самым стимулируя лазер.

CO₂-лазер возбуждает уровни молекулярной энергии для получения лазера. Его принцип работы более сложен, поскольку молекула совершает три разных движения: одно - движение электронов в молекуле, определяет электронное состояние молекулы; Во-вторых, колебательное энергетическое состояние молекулы определяется вибрацией атомов в молекуле. В-третьих, общее вращение молекулы определяет вращательное энергетическое состояние молекулы. Состояние движения молекул сложное, энергетический уровень сложен, поэтому процесс перехода энергетических уровней возбужденных молекул также сложен.

Газ CO₂, небольшие количества азота и гелия заключены в стеклянную «разрядную трубку»; Постоянно применяется своего рода «источник накачки», который испускает электроны, которые ударяются о молекулы азота в трубке и вызывают их возбуждение; Молекулы азота и молекулы CO₂ сталкиваются, молекулы азота передают энергию молекулам CO₂, молекулы CO₂ переходят с низкого энергетического уровня на высокий энергетический уровень; Отправьте лазер. То есть «источником накачки» лазера, излучаемого молекулой газа CO₂, является вторичное возбуждение: сначала электронно-возбуждаемая вибрация молекулы азота, а затем молекула азота, падающая на молекулу CO₂.

Молекулы CO₂ возбуждаются инфракрасным светом, но им также необходимо усилить резонанс, и усиленный лазер должен передаваться наружу. Чтобы усилить инфракрасный резонанс, герметичную стеклянную трубку можно позолотить, чтобы образовать зеркало; Поскольку обычное стекло не пропускает инфракрасный свет, в середине зеркала открывается небольшое отверстие и запечатывается материал, способный пропускать инфракрасный свет, так что инфракрасный лазер после резонанса может передаваться через отверстие.

Источник возбуждения CO₂-лазера имеет различные источники постоянного тока высокого напряжения, высокочастотного переменного тока, радиочастоты и микроволновые печи.

Мощность широко используемых лазеров CO₂ варьируется от десятков ватт до почти киловатт, лазеры CO₂ продаются на рынке, и эти лазеры успешно используются во всех сферах жизни. Эти свойства делают углекислотные лазеры широко используемыми во многих областях. В промышленности его используют для обработки различных материалов, включая сверление, резку, сварку, отжиг, плавление, модификацию поверхности, нанесение покрытий и т. д. В медицине используется при различных хирургических процедурах; Военные применения включают лазерную локацию, лидар и даже оружие направленной энергии.

2. Гелий-неоновый лазер.

Гелий-неоновый лазер является одним из наиболее широко используемых в настоящее время лазеров с выходной мощностью от 0,5 до 100 милливатт, с очень хорошим качеством луча. Его можно использовать при хирургическом лечении, лазерной косметологии, измерениях зданий. , индикация коллимации, фотокопированная печать, лазерный гироскоп и т. д. Многие школьные ЛАБОРАТОРИИ также используют его для демонстрационных экспериментов.

В целом плотность выходной энергии газовых лазеров меньше, чем твердотельных лазеров.

Ⅲ. Полупроводниковый лазер

В настоящее время в полупроводниковых лазерных устройствах полупроводниковый диодный лазер GaAs (арсенид галлия) имеет лучшие характеристики и широко используется.

В лазерах на GaAs (арсенид галлия) число неравновесных носителей меняется между энергетическими зонами полупроводниковых материалов посредством токового возбуждения, а генерация лазера происходит при объединении электронов в обращенном состоянии с дырками.

Полупроводниковые диодные лазеры могут излучать видимый лазерный свет, но также могут излучать ближний инфракрасный или ультрафиолетовый свет. Стоит отметить, что свет, излучаемый обычным светодиодом (СИД), не является лазерным, а лазерный диод (ЛД) выполнен из резонатора на основе светодиода.

Полупроводниковый диодный лазер — наиболее практичный и важный вид лазера. Он имеет небольшой размер, легкий вес, надежную работу, меньшее энергопотребление, высокую эффективность и длительный срок службы. Поскольку можно использовать возбуждение по напряжению и току, оно может быть совместимо с интегральными схемами. Он также может напрямую модулировать ток на частотах до ГГц для получения высокоскоростного модулированного лазерного излучения. Благодаря этим преимуществам полупроводниковые диодные лазеры широко используются в лазерной связи, оптических накопителях, оптических гироскопах, лазерной печати, дальнометрии и радарах.

Оптоволоконная связь является наиболее важной областью применения полупроводниковых лазеров, и сеть связи не может быть отделена от полупроводниковых лазеров.

Применения полупроводникового лазера видимого света можно увидеть повсюду, например, считыватели штрих-кодов, оптические устройства чтения и записи памяти, лазерная печать, лазерная печать, цветной экран, цветное телевидение высокой четкости и так далее.

Полупроводниковые лазеры также широко используются в лазерном дистанционном зондировании, связи в открытом космосе, атмосферных окнах, мониторинге атмосферы и химическом спектральном анализе.

Военное использование полупроводниковых лазеров также очень замечательно, например, для инфракрасного противодействия, лазерного прицеливания, лазерной локации, лидара, лазерного наведения, лазерного взрывателя и так далее.

Ⅳ. Химический лазер

Химические лазеры используют химические реакции для производства лазерного света. Например, при химической реакции атомов фтора и водорода молекулы фторида водорода могут образовываться в возбужденном состоянии. Таким образом, когда два ионных состояния газа быстро смешиваются, можно генерировать лазерный свет, поэтому никакой другой энергии не требуется, и очень мощная световая энергия может быть получена непосредственно в результате химической реакции.

В настоящее время наиболее важными являются два устройства из фторида водорода (HF) и фторида дейтерия (DF), длина волны первого лазера составляет 2,6 ~ 3,3 микрона; Последний составляет от 3,5 до 4,2 микрон. А также лазер на бромоводороде (HBr), длина волны 4.0 ~ 4,7 микрон; Лазер на угарном газе (СО), длина волны 4,9 ~ 5,8 микрон; Кислородно-йодный лазер, 1,3 микрона. Эти чисто химические лазеры в настоящее время могут достигать мощности в несколько мегаватт, а длины волн их лазеров находятся в диапазоне от ближнего до среднего инфракрасного спектра, что позволяет легко передавать их в атмосфере или по оптическим волокнам.

Поскольку химический лазер создается путем химической реакции, объем этого типа лазера относительно невелик, и он больше подходит для полевых работ; В частности, могут быть созданы мощные лазеры, которые можно будет использовать в военных целях, а также для ядерного синтеза.

Исследования в области микрохимии напрямую способствовали исследованию химических лазеров, и направление развития химических лазеров в основном сосредоточено на: 1) производство лазера с химической реакцией требует фактической работы, мощность можно контролировать, а время перерывов можно регулировать. контролируемый; 2) Размер всего генератора должен быть небольшим; 3) Требуется иметь возможность производить сверхмощный лазер.

Контактная информация:

Если у вас есть какие-либо идеи, не стесняйтесь говорить с нами. Независимо от того, где находятся наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следовать нашей цели, чтобы предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис.