Принципи та типи лазерів

Принципи та типилазер
Що таке лазер?
ЛАЗЕР (Підсилення світла шляхом вимушеного випромінювання); Щоб краще зрозуміти, подивіться на зображення нижче:

Атом на вищому енергетичному рівні спонтанно переходить на нижчий енергетичний рівень і випромінює фотон, цей процес називається спонтанним випромінюванням.
Популярне можна розуміти так: м'яч на землі знаходиться у своєму найбільш підходящому положенні, коли м'яч виштовхується в повітря зовнішньою силою (так званим накачуванням), у момент зникнення зовнішньої сили м'яч падає з великої висоти та вивільняє певну кількість енергії. Якщо м'яч є певним атомом, то цей атом випромінює фотон певної довжини хвилі під час переходу.

Класифікація лазерів
Люди опанували принцип генерації лазера, почали розробляти різні форми лазерів, якщо класифікувати лазери за робочим матеріалом, то їх можна розділити на газові лазери, твердотільні лазери, напівпровідникові лазери тощо.
1, класифікація газового лазера: атом, молекула, іон;
Робочою речовиною газового лазера є газ або пара металу, що характеризується широким діапазоном довжин хвиль лазерного випромінювання. Найпоширенішим є CO2-лазер, у якому CO2 використовується як робоча речовина для генерації інфрачервоного лазера з довжиною хвилі 10,6 мкм шляхом збудження електричного розряду.
Оскільки робочою речовиною газового лазера є газ, загальна структура лазера занадто велика, а довжина хвилі випромінювання занадто велика, продуктивність обробки матеріалів низька. Тому газові лазери незабаром були виключені з ринку та використовувалися лише в певних специфічних галузях, таких як лазерне маркування певних пластикових деталей.
2, твердотільний лазеркласифікація: рубін, Nd:YAG тощо;
Робочим матеріалом твердотільного лазера є рубін, неодимове скло, ітрій-алюмінієвий гранат (YAG) тощо, що являє собою невелику кількість іонів, рівномірно включених у кристал або скло матеріалу як матриці, які називаються активними іонами.
Твердотільний лазер складається з робочої речовини, системи накачування, резонатора та системи охолодження та фільтрації. Чорний квадрат посередині зображення нижче – це лазерний кристал, який виглядає як світле прозоре скло та складається з прозорого кристала, легованого рідкісноземельними металами. Це особлива структура атома рідкісноземельного металу, яка утворює інверсію популяції частинок при освітленні джерелом світла (просто зрозумійте, що багато кульок на землі виштовхуються в повітря), а потім випромінює фотони, коли частинки переходять, і коли кількості фотонів достатньо, утворюється лазер. Для того, щоб забезпечити вихід лазера в одному напрямку, існують повні дзеркала (ліва лінза) та напіввідбивні вихідні дзеркала (права лінза). Коли лазерний вихід проходить через певну оптичну конструкцію, утворюється лазерна енергія.

3, напівпровідниковий лазер
Коли йдеться про напівпровідникові лазери, їх можна просто розуміти як фотодіод, у якому є PN-перехід, і коли додається певний струм, у напівпровіднику утворюється електронний перехід, що вивільняє фотони, в результаті чого виникає лазер. Коли енергія лазера, що вивільняється напівпровідником, мала, малопотужний напівпровідниковий пристрій можна використовувати як джерело накачування (джерело збудження)волоконний лазер, таким чином формується волоконний лазер. Якщо потужність напівпровідникового лазера ще більше збільшити до точки, коли його можна безпосередньо виводити на оброблювані матеріали, він стає прямим напівпровідниковим лазером. Наразі прямі напівпровідникові лазери на ринку досягли рівня 10 000 Вт.

Окрім кількох вищезгаданих лазерів, люди також винайшли рідинні лазери, також відомі як паливні лазери. Рідинні лазери мають складніший об'єм та робочу речовину, ніж твердотільні, і рідко використовуються.