Lazer texnologiyasi odamlarning hayotiga har tomonlama kirdi, ammo lazer generatorlarining ko'p turlari mavjud, ularning har biri turli to'lqin uzunliklari va har xil xususiyatlarga ega, shuning uchun qo'llash sohalari ham har xil. Ishonamanki, ko'pchilik lazer generatorlarining murakkab turlari oldida biroz bosh og'rig'ini his qilishadi. Shuning uchun, ushbu maqolada har xil turdagi lazer generatorlarining xususiyatlari va amaliy qo'llanilishi birma-bir umumlashtiriladi va tushuntiriladi.
Turli xil ish vositalariga ko'ra, lazer generatorlari 6 turga bo'linadi: qattiq holatdagi, gazli, bo'yoqli, diodli, tolali va erkin elektron lazer generatorlari. Ular orasida qattiq holatdagi va gazli lazerlarning ko'plab bo'linmalari mavjud. Erkin elektron lazerlardan tashqari, turli lazerlarning asosiy ish printsiplari bir xil, jumladan, nasos manbai, optik rezonator va qozonish muhiti.
Qattiq holatdagi lazer generatori
Qattiq holatdagi lazer generatorlarida yorug'lik odatda nasos manbai sifatida ishlatiladi va yorug'lik hosil qila oladigan kristall yoki shisha ishchi material deb ataladi. Material matritsa va faollashtirilgan iondan iborat. Matritsa materiali faollashtirilgan ion uchun mos mavjudlik va ish muhitini ta'minlaydi va faollashtirilgan ion lazerni yaratish jarayonini yakunlaydi. Odatda ishlatiladigan faol ionlar, asosan, xrom, kobalt, nikel va boshqa ionlar kabi o'tish metall ionlari va neodimiy ionlari kabi noyob tuproq metallari ionlari. Dielektrik plyonkalar bilan qoplangan nometall rezonator oyna sifatida ishlatiladi, ulardan biri to'liq oyna, ikkinchisi esa yarim oynadir. Har xil faollashtirilgan ionlar, turli matritsa materiallari va yorug'lik qo'zg'alishning turli to'lqin uzunliklari ishlatilganda, turli to'lqin uzunlikdagi turli xil lazerlar chiqariladi.
Ruby lazer generatori tomonidan lazer to'lqin uzunligi chiqishi 694.3 nm va fotoelektrik konversiya tezligi past, atigi 0.1%. Biroq, uning lyuminestsent muddati uzoq, bu energiyani saqlashga yordam beradi va u yuqori impulsli maksimal quvvatni chiqarishi mumkin. Qalinligi qalam yadrosi va uzun barmoqli yoqut tayoq tomonidan yaratilgan lazer temir qatlamga osonlikcha kirib boradi. Yana samarali YAG lazer tizimlari paydo bo'lishidan oldin, ruby lazer tizimlari keng tarqalgan bo'lib ishlatilgan. lazer bilan kesish va burg'ulash. Bundan tashqari, 694nm yorug'lik melanin tomonidan osongina so'riladi, shuning uchun ruby lazerlari pigmentli lezyonlarni (teri dog'lari) davolashda ham qo'llaniladi.
Ti: Sapphire lazer generatori kristall xossalari tufayli keng sozlanishi diapazonga ega (yaʼni sozlanishi toʻlqin uzunligi diapazoni) va kerak boʻlganda toʻlqin uzunligi 660nm-1200nm boʻlgan yorugʻlikni chiqarishi mumkin. Chastotani ikki baravar oshirish texnologiyasining etukligi (yorug'lik chastotasini ikki baravar oshirishi mumkin, ya'ni to'lqin uzunligini ikki baravar kamaytirishi mumkin) bilan birgalikda to'lqin uzunligi diapazoni 330nm-600nm gacha kengaytirilishi mumkin. Titan safir lazer tizimlari femto2-spektroskopiyada, chiziqli bo'lmagan optik tadqiqotlarda, oq yorug'lik hosil qilishda, terahertz to'lqinlarini yaratishda va boshqalarda qo'llaniladi, shuningdek, tibbiy go'zallikda qo'llaniladi.
YAG - bu itrium alyuminiy granatining qisqartmasi bo'lib, u hozirgi vaqtda eng zo'r lazer kristalli matritsasi hisoblanadi. Neodimiy (Nd) bilan qo'shilgandan so'ng, u chiqishi mumkin 1064nm yorug'lik va maksimal uzluksiz chiqish quvvati 1000w ga yetishi mumkin. Dastlabki kunlarda nasos manbai sifatida inert gazli chirog'li chiroq ishlatilgan, ammo flesh-chiroq pompasi usuli keng spektrli diapazonga ega, daromad muhitining assimilyatsiya spektri bilan yomon mos keladi va katta termal yukga ega, natijada fotoelektrik konversiya tezligi past bo'ladi. Shunday qilib, endi LD (Laser Diode) nasosidan foydalanib, yuqori samaradorlik, yuqori quvvat va uzoq umrga erishish mumkin. Nd:YAG lazer generatorlari gemangiomalarni davolashda qo'llanilishi va o'simta o'sishini inhibe qilishi mumkin. Shu bilan birga, to'qimalarning termal shikastlanishi selektiv emas. O'simtaning qon tomirlarini koagulyatsiya qilganda, ortiqcha energiya atrofdagi normal to'qimalarga ham zarar etkazadi va operatsiyadan keyin chandiqlarni qoldirish oson. Shuning uchun Nd: YAG lazeri asosan jarrohlik, ginekologiya, LOR va dermatologiyada kamroq qo'llaniladi.
Yb: YAG, Ytterbium (Yb) 1030nm yorug'lik chiqarishi mumkin bo'lgan YAGga qo'shiladi. Yb: YAG nasosining to'lqin uzunligi 941 nm bo'lib, u chiqish to'lqin uzunligiga juda yaqin bo'lib, nasosning kvant samaradorligini 91.4% ga etkazishi mumkin va nasos tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik uning ichida bostiriladi. 10% (kirish energiyasining katta qismi chiqish energiyasiga aylanadi, uning kichik qismi issiqlikka aylanadi, bu konversiya samaradorligi juda yuqori ekanligini anglatadi), bu 25% ga teng. 30% Nd: YAG. Yb: YAG eng jozibali qattiq holatdagi lazer vositalaridan biriga aylandi va LD nasosli yuqori quvvatli Yb: YAG qattiq holatda lazer generatorlari yangi tadqiqot nuqtasiga aylandi va rivojlanishning yuqori samarali, yuqori quvvatli qattiq holatda lazer generatorlari asosiy yo'nalishi sifatida qabul qilinadi.
Yuqoridagi ikkitasiga qo'shimcha ravishda, YAGni holmiy (Ho), erbiy (Er) va boshqalar bilan ham qo'shish mumkin. Ho: YAG asosan optik aloqa, radar va tibbiy ilovalar uchun ko'z uchun xavfsiz 2097nm va 2091nm lazerlarni ishlab chiqaradi. Er: YAG 2.9 mkm yorug'lik chiqaradi va inson tanasi lazer jarrohligi va qon tomir jarrohligi uchun katta dastur potentsialiga ega bo'lgan ushbu to'lqin uzunligining yuqori assimilyatsiya tezligiga ega.
Gaz lazer generatori
Gaz lazer generatorlari - bu gazni qozonish vositasi sifatida ishlatadigan, odatda gaz chiqindilarini pompalaydigan lazer tizimlari. Gazlarning turlariga atom gazlari (geliy-neon, asil gaz ioni va metall bug'lari), molekulyar gazlar (azot va karbonat angidrid), eksimer gazlar kiradi va ular kimyoviy reaktsiyalar bilan ta'minlanadi.
HeNe lazer generatori (HeNe) qozonish vositasi sifatida 75% yoki undan ortiq He va 15% yoki undan kam Ne aralashmasidan foydalanadi. Ish muhitiga qarab, u yashil (543.5 nm), sariq (594.1 nm), to'q sariq (612.0 nm), qizil (632.8 nm) va 3 turdagi yaqin infraqizil nurlarni (1152 nm, 1523 nm va 3391 nm) chiqarishi mumkin, ulardan qizil yorug'lik (632.8 nm) keng tarqalgan. HeNe lazer generatorining nur chiqishi Gauss taqsimotiga ega va nur sifati juda barqaror. Quvvat yuqori bo'lmasa-da, aniq o'lchash sohasida yaxshi ko'rsatkichga ega.
Umumiy noble gaz lazer generatorlari argon ionlari (Ar+) va kripton ionlari (Kr+). Uning energiya konvertatsiya qilish tezligi 0.6% gacha yetishi mumkin va u uzoq vaqt davomida 30-50 Vt quvvatni doimiy va barqaror ishlab chiqarishi mumkin va uning ishlash muddati 1000 soatdan oshadi. Asosan lazerli displey, Raman spektroskopiyasi, golografiya, chiziqli bo'lmagan optika va boshqa tadqiqot sohalarida, shuningdek, tibbiy diagnostika, bosma ranglarni ajratish, metrologiya materiallarini qayta ishlash va axborotni qayta ishlashda qo'llaniladi.
Metall bug 'lazer generatorlari misol sifatida mis bug'ini oladi. Mis bug 'lazer generatori asosan yashil yorug'likni (510.5 nm) va sariq nurni (578.2 nm) chiqaradi, ular o'rtacha 100 Vt quvvatga va 100 kVt quvvatga yetishi mumkin. Uning asosiy qo'llanilishi bo'yoq lazer generatorlarining nasos manbai hisoblanadi. Bundan tashqari, u yuqori tezlikda flesh suratga olish, katta ekranli proyeksiyali televizor va materiallarni qayta ishlash uchun ham ishlatilishi mumkin.
Azot molekulyar lazer generatori 337.1 nm, 357.7 nm va 315.9 nm ultrabinafsha nurlarini chiqarishi mumkin bo'lgan va eng yuqori quvvati 45 kVt ga etishi mumkin bo'lgan daromad vositasi sifatida azotdan foydalanadi. U organik bo'yoq lazer generatorlari uchun nasos yorug'lik manbai sifatida ishlatilishi mumkin, shuningdek, izotoplarni lazer bilan ajratish, flüoresan diagnostika, ultra yuqori tezlikda suratga olish, ifloslanishni aniqlash, tibbiy va sog'liqni saqlash va qishloq xo'jaligida keng qo'llaniladi. Kichkina nuqta olish uchun uning qisqa to'lqin uzunligiga e'tibor qaratish osonroq bo'lgani uchun u mikron osti komponentlarini qayta ishlash uchun ham ishlatilishi mumkin.
Foydalanish muhiti CO2 lazer generatori geliy va azot bilan aralashtirilgan karbonat angidrid bo'lib, 9.6 mkm va 10.6 mkm to'lqin uzunliklarida markazlashtirilgan uzoq infraqizil nurni chiqarishi mumkin. Jeneratör yuqori energiya konvertatsiya qilish tezligiga ega, chiqish quvvati bir necha vattdan o'n minglab vattgacha bo'lishi mumkin va juda yuqori nur sifati CO2 lazer generatori materiallarni qayta ishlash, ilmiy tadqiqotlar, milliy mudofaa va tibbiyotda keng qo'llaniladi. Siz boshqacha uchrashasiz CO2 lazer to'sarlari va lazerli o'ymakorlar kundalik hayotingizda va biznesingizda yog'och, MDF, kontrplak, mato, charm, shisha, plastmassa va akrilni o'yib ishlangan va kesish uchun.
Eksimerlar beqaror molekulalar bo'lib, ular turli to'lqin uzunlikdagi lazerlarni hosil qilish uchun rezonatorda turli xil asil gazlar va halogen gazlar aralashmalari bilan to'ldirilgan. Qo'zg'alish odatda relyativistik elektron nurlari (energiya 200 keV dan katta) yoki ko'ndalang tez impulsli razryadlar orqali amalga oshiriladi. Qo`zg`algan holat eksimerining beqaror molekulyar bog`lari uzilib, asosiy holat atomlariga dissotsilanganda, qo`zg`algan holatning energiyasi lazer nurlanishi shaklida ajralib chiqadi. U tibbiy, optik aloqa, yarimo'tkazgichli displey, masofadan zondlash, lazer qurollari va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi.
Kimyoviy lazer generatori - bu zarrachalar sonining inversiyasini amalga oshirish uchun kimyoviy reaktsiya natijasida chiqarilgan energiyadan foydalanadigan gaz lazer tizimining maxsus turi. Ularning aksariyati molekulyar o'tish rejimida ishlaydi va odatda to'lqin uzunligi diapazoni yaqin infraqizil va o'rta infraqizil spektral mintaqada. Eng muhimlari ftor vodorod (HF) va deyteriy ftorid (DF) qurilmalaridir. Birinchisi 15 dan 2.6 mikrongacha bo'lgan 3.3 dan ortiq spektral chiziqlarni chiqarishi mumkin; ikkinchisi 25 dan 3.5 mikrongacha bo'lgan 4.2 ga yaqin spektral chiziqlarga ega. Hozirda ikkala qurilma ham ko'p megavatt quvvatga ega. Katta energiya tufayli u odatda atom muhandisligi va harbiy sohalarda qo'llaniladi.
Bo'yoq lazer generatori
Bo'yoq lazer generatorlari lazer muhiti sifatida organik bo'yoqdan foydalanadi, odatda suyuq eritma. Bo'yoq lazer generatorlari odatda gazsimon va qattiq holatdagi lazerli muhitga qaraganda kengroq to'lqin uzunliklarida ishlatilishi mumkin. Ularning keng tarmoqli kengligi ularni sozlanishi va impulsli lazer generatorlari uchun ayniqsa mos qiladi. Biroq, qisqa o'rta umr va cheklangan chiqish quvvati tufayli u asosan titanium sapfir kabi to'lqin uzunligi sozlanishi qattiq holat lazerlari bilan almashtiriladi.
Diodli lazer generatori
Diod lazer generatori - bu yarimo'tkazgichli materiallarni ishchi modda sifatida ishlatadigan lazer tizimi. 3 ta qo'zg'alish rejimi mavjud: elektr in'ektsiyasi, elektron nurli qo'zg'alish va optik nasos. Kichik o'lchamli, past narx, yuqori samaradorlik, uzoq xizmat muddati, kam quvvat iste'moli, elektron axborot, lazer bosib chiqarish, lazer ko'rsatgich, optik aloqa, lazerli televizor, kichik lazer proyektori, elektron ma'lumot, integratsiya optika va boshqa sohalarda qo'llanilishi mumkin.
Fiber lazer generatori
Elyaf lazer generatori qozonish vositasi sifatida noyob tuproq elementi bilan qoplangan shisha toladan foydalanadigan lazer tizimining bir turiga ishora qiladi. U metall va metall bo'lmagan bosma, markalash, o'yma, burg'ulash, kesish, tozalash, payvandlash (lehimlash, suvni o'chirish, qoplama va chuqur payvandlash), harbiy, mudofaa va xavfsizlik, tibbiy asbob-uskunalar, yirik infratuzilma va boshqa lazer manbalari uchun nasos sifatida keng qo'llaniladi. Siz uchrashasiz tolali lazerli o'ymakorlar moslashtirilgan matnlar va naqshlar uchun, tolali lazerli kesgichlar metall ishlab chiqarish uchun, tolali lazerli tozalash mashinalari zangni tozalash, bo'yoqlarni tozalash va qoplamani olib tashlash uchun, tolali lazerli payvandlash mashinalari hayotingizdagi metall birikmalar uchun.
Bepul elektron lazer generatori
Erkin elektron lazer generatori an'anaviy lazer generatoridan farq qiladigan yangi turdagi yuqori quvvatli kogerent nurlanish manbasidir. Ishchi material sifatida gaz, suyuqlik yoki qattiq kerak emas, lekin to'g'ridan-to'g'ri yuqori energiyali elektron nurlarining kinetik energiyasini kogerent nurlanish energiyasiga aylantiradi. Shuning uchun erkin elektron lazer generatorining ishchi moddasi erkin elektronlar deb ham hisoblash mumkin. U yuqori quvvat, yuqori samaradorlik, to'lqin uzunligini sozlashning keng diapazoni va ultra qisqa impulslarning vaqt tuzilishi kabi bir qator ajoyib xususiyatlarga ega. Undan tashqari, bir vaqtning o'zida bu xususiyatlarga ega bo'lgan lazer generatori yo'q. U fizika tadqiqotlari, lazer qurollari, lazer sintezi, fotokimyo va optik aloqa sohalarida katta istiqbolga ega.
