Lazer teknolojisi insanların hayatına her açıdan girmiş olsa da, her biri farklı dalga boylarına ve farklı özelliklere sahip birçok lazer jeneratörü türü vardır, bu nedenle uygulama alanları da farklıdır. Çoğu insanın karmaşık lazer jeneratörleri karşısında biraz baş ağrısı hissettiğine inanıyorum. Bu nedenle, bu makale çeşitli lazer jeneratörü türlerinin özelliklerini ve pratik uygulamalarını tek tek özetliyor ve açıklıyor.
Farklı çalışma ortamlarına göre, lazer jeneratörleri 6 türe ayrılır: katı hal, gaz, boya, diyot, fiber ve serbest elektron lazer jeneratörleri. Bunlar arasında, katı hal ve gaz lazerlerinin birçok alt bölümü vardır. Serbest elektron lazerleri hariç, çeşitli lazerlerin temel çalışma prensipleri aynıdır ve pompa kaynağı, optik rezonatör ve kazanç ortamı içerir.
Katı Hal Lazer Jeneratörü
Katı hal lazer jeneratörlerinde, ışık genellikle pompa kaynağı olarak kullanılır ve ışık üretebilen kristal veya cama çalışma malzemesi denir. Malzeme bir matris ve aktive edilmiş bir iyondan oluşur. Matris malzemesi, aktive edilmiş iyon için uygun bir varoluş ve çalışma ortamı sağlar ve aktive edilmiş iyon lazer üretim sürecini tamamlar. Yaygın olarak kullanılan aktif iyonlar, esas olarak krom, kobalt, nikel ve diğer iyonlar gibi geçiş metal iyonları ve neodim iyonları gibi nadir toprak metal iyonlarıdır. Dielektrik filmlerle kaplanmış aynalar, biri tam ayna, diğeri yarım ayna olan rezonatör aynalar olarak kullanılır. Farklı aktive edilmiş iyonlar, farklı matris malzemeleri ve farklı ışık uyarım dalga boyları kullanıldığında, farklı dalga boylarında çeşitli lazerler yayılacaktır.
Ruby lazer jeneratörü tarafından üretilen lazer dalga boyu 694.3 nm'dir ve fotoelektrik dönüşüm oranı düşüktür, sadece %0.1'dir. Ancak, floresan ömrü uzundur, bu da enerji depolamaya elverişlidir ve yüksek darbe tepe gücü çıkışı sağlayabilir. Kalem çekirdeği kalınlığında ve uzun parmaklı bir ruby çubuğu tarafından üretilen lazer, demir levhayı kolayca delebilmektedir. Daha verimli YAG lazer sistemlerinin ortaya çıkmasından önce, ruby lazer sistemleri yaygın olarak lazer kesim ve delme. Ayrıca 694nm ışık melanin tarafından kolayca emilir, bu nedenle yakut lazerler pigmentli lezyonların (cilt lekeleri) tedavisinde de kullanılır.
Ti:Sapphire lazer jeneratörü kristal özellikleri nedeniyle geniş bir ayarlanabilir aralığa (yani ayarlanabilir dalga boyu aralığına) sahiptir ve gerektiğinde 660nm-1200nm dalga boyunda ışık çıkışı sağlayabilir. Frekans iki katına çıkarma teknolojisinin olgunluğuyla (ışığın frekansını iki katına çıkarabilir, yani dalga boyunu yarıya indirebilir) birlikte dalga boyu aralığı 330nm-600nm'ye kadar genişletilebilir. Titanyum safir lazer sistemleri femto2. spektroskopi, doğrusal olmayan optik araştırma, beyaz ışık üretimi, terahertz dalgaları üretimi vb. alanlarda kullanılır ve ayrıca tıbbi güzellikte uygulamaları vardır.
YAG, şu anda en mükemmel lazer kristal matrisi olan itriyum alüminyum garnetinin kısaltmasıdır. Neodimyum (Nd) ile katkılandıktan sonra, çıkış verebilir 1064nm ışık ve maksimum sürekli çıkış gücü 1000w'a ulaşabilir. İlk günlerde, pompa kaynağı olarak inert gazlı bir flaş lambası kullanıldı, ancak flaş lambası pompa yöntemi geniş bir spektral aralığa, kazanç ortamının emilim spektrumuyla zayıf çakışmaya ve büyük bir termal yüke sahiptir ve düşük bir fotoelektrik dönüşüm oranı ile sonuçlanır. Bu nedenle şimdi LD (Lazer Diyot) pompalaması kullanılarak yüksek verimlilik, yüksek güç ve uzun ömür elde edilebilir. Nd:YAG lazer jeneratörleri hemanjiyomların tedavisinde kullanılabilir ve tümör büyümesini inhibe edebilir. Ancak, dokuya verilen termal hasar seçici değildir. Tümörün kan damarlarını pıhtılaştırırken, aşırı enerji çevredeki normal dokuya da zarar verir ve ameliyattan sonra iz bırakmak kolaydır. Bu nedenle, Nd:YAG lazer çoğunlukla cerrahi, jinekoloji, KBB ve daha az dermatolojide kullanılır.
Yb: YAG, Ytterbium (Yb) 1030nm ışık çıkışı sağlayabilen YAG'a katkılanmıştır. Yb:YAG'ın pompa dalga boyu 941nm'dir, bu da %91.4'lük bir pompa kuantum verimliliğine ulaşabilen çıkış dalga boyuna çok yakındır ve pompa tarafından üretilen ısı, 10% (giriş enerjisinin çoğu çıkış enerjisine dönüşür, bunun küçük bir kısmı ısıya dönüşür, bu da dönüşüm verimliliğinin çok yüksek olduğu anlamına gelir), bu da %25'e kadardır 30% Nd:YAG. Yb:YAG en çekici katı hal lazer ortamlarından biri haline gelmiştir ve LD pompalı yüksek güçlü Yb:YAG katı hal lazer jeneratörleri yeni bir araştırma merkezi haline gelmiştir ve gelişimsel yüksek verimli, yüksek güçlü katı hal lazer jeneratörlerinin ana yönlerinden biri olarak kabul edilmektedir.
Yukarıdaki ikisine ek olarak, YAG ayrıca holmiyum (Ho), erbiyum (Er) vb. ile de katkılanabilir. Ho:YAG, esas olarak optik iletişim, radar ve tıbbi uygulamalar için göz için güvenli 2097nm ve 2091nm lazerler üretir. Er:YAG, 2.9 μm ışık çıkışı sağlar ve insan vücudu, lazer cerrahisi ve vasküler cerrahi için büyük uygulama potansiyeline sahip olan bu dalga boyunun yüksek bir emilim oranına sahiptir.
Gaz Lazer Jeneratörü
Gaz lazer jeneratörleri, genellikle gaz deşarjlarını pompalayan, kazanç ortamı olarak gaz kullanan lazer sistemleridir. Gaz türleri arasında atomik gazlar (helyum-neon, soy gaz iyonu ve metal buharı), moleküler gazlar (azot ve karbondioksit), eksimer gazlar bulunur ve kimyasal reaksiyonlarla sağlanır.
HeNe lazer jeneratörü (HeNe), kazanç ortamı olarak %75 veya daha fazla He ve %15 veya daha az Ne karışımı kullanır. Çalışma ortamına bağlı olarak yeşil (543.5 nm), sarı (594.1 nm), turuncu (612.0 nm), kırmızı (632.8 nm) ve 3 tip yakın kızılötesi ışık (1152 nm, 1523 nm ve 3391 nm) yayabilir; bunlardan en yaygın kullanılanı kırmızı ışıktır (632.8 nm). HeNe lazer jeneratörü tarafından üretilen ışın Gauss dağılımına sahiptir ve ışın kalitesi oldukça kararlıdır. Gücü yüksek olmasa da hassas ölçüm alanında iyi bir performansa sahiptir.
Yaygın soy gaz lazer jeneratörleri argon iyonları (Ar+) ve kripton iyonlarıdır (Kr+). Enerji dönüşüm oranı %0.6'ya kadar ulaşabilir ve uzun süre boyunca sürekli ve istikrarlı bir şekilde 30-50w güç çıkışı sağlayabilir ve kullanım ömrü 1000 saati aşar. Esas olarak lazer görüntüleme, Raman spektroskopisi, holografi, doğrusal olmayan optik ve diğer araştırma alanlarında, ayrıca tıbbi teşhis, baskı renk ayrımı, metroloji malzeme işleme ve bilgi işlemede kullanılır.
Metal buharlı lazer jeneratörleri örnek olarak bakır buharını alır. Bakır buharlı lazer jeneratörü esas olarak yeşil ışık (510.5 nm) ve sarı ışık (578.2 nm) üretir ve bu da ortalama 100 w güce ve 100 kw tepe gücüne ulaşabilir. Başlıca uygulama alanı boya lazer jeneratörlerinin pompa kaynağıdır. Ayrıca, yüksek hızlı flaş fotoğrafçılığı, büyük ekranlı projeksiyon TV ve malzeme işleme için de kullanılabilir.
Azot moleküler lazer jeneratörü, 337.1 nm, 357.7 nm ve 315.9 nm'lik ultraviyole ışık yayabilen ve tepe gücü 45kw'a ulaşabilen kazanç ortamı olarak azot kullanır. Organik boya lazer jeneratörleri için bir pompa ışık kaynağı olarak kullanılabilir ve ayrıca izotopların lazerle ayrılmasında, floresan tanısında, ultra yüksek hızlı fotoğrafçılıkta, kirlilik tespitinde, tıbbi ve sağlık hizmetlerinde ve tarımsal yetiştirmede yaygın olarak kullanılır. Kısa dalga boyu küçük bir nokta elde etmek için odaklanması daha kolay olduğundan, alt mikron bileşenlerini işlemek için de kullanılabilir.
Kullanılan kazanç ortamı CO2 lazer jeneratörü, 9.6 μm ve 10.6 μm dalga boylarında merkezlenmiş uzak kızılötesi ışık üretebilen helyum ve nitrojenle karıştırılmış karbondioksittir. Jeneratörün yüksek bir enerji dönüşüm oranı vardır, çıkış gücü birkaç watt'tan on binlerce watt'a kadar değişebilir ve son derece yüksek ışın kalitesi, CO2 malzeme işleme, bilimsel araştırma, ulusal savunma ve tıpta yaygın olarak kullanılan lazer jeneratörü. Farklı CO2 lazer kesiciler ve lazer oyma Günlük hayatınızda ve işinizde ahşap, MDF, kontrplak, kumaş, deri, cam, plastik ve akrilik gibi malzemelerin gravür ve kesimi için.
Eksimerler, rezonatörde farklı soy gazlar ve halojen gazların karışımlarıyla doldurulan ve farklı dalga boylarında lazerler üreten kararsız moleküllerdir. Uyarılma genellikle göreli elektron ışınları (enerjisi 200 keV'den büyük) veya enine hızlı darbe deşarjları ile sağlanır. Uyarılmış durum eksimerinin kararsız moleküler bağları kırılıp temel durum atomlarına ayrıldığında, uyarılmış durumun enerjisi lazer radyasyonu şeklinde serbest bırakılır. Tıbbi, optik iletişim, yarı iletken görüntüleme, uzaktan algılama, lazer silahları ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.
Kimyasal lazer jeneratörü, kimyasal reaksiyonla açığa çıkan enerjiyi kullanarak parçacık sayısı ters çevirme işlemini gerçekleştiren özel bir gaz lazer sistemi türüdür. Çoğu moleküler geçiş modunda çalışır ve tipik dalga boyu aralığı yakın kızılötesi ile orta kızılötesi spektral bölgesindedir. En önemlileri hidrojen florür (HF) ve döteryum florür (DF) cihazlarıdır. İlki 15 ile 2.6 mikron arasında 3.3'ten fazla spektral çizgi üretebilir; ikincisi 25 ile 3.5 mikron arasında yaklaşık 4.2 spektral çizgiye sahiptir. Her iki cihaz da şu anda çok megavatlık çıkışlar üretebilmektedir. Büyük enerjisi nedeniyle genellikle nükleer mühendislik ve askeri alanlarda kullanılır.
Boya Lazer Jeneratörü
Boyalı lazer üreteçleri, lazer ortamı olarak genellikle sıvı bir çözelti olan organik bir boya kullanır. Boya lazer üreteçleri genellikle gazlı ve katı hal lazer ortamlarına göre daha geniş bir dalga boyu aralığında kullanılabilir. Geniş bant genişlikleri, onları özellikle ayarlanabilir ve darbeli lazer jeneratörleri için uygun hale getirir. Bununla birlikte, kısa orta ömrü ve sınırlı çıkış gücü nedeniyle, temel olarak titanyum safir gibi dalga boyu ayarlı katı hal lazerleriyle değiştirilir.
Diyot Lazer Jeneratörü
Diyot lazer jeneratörü, çalışma maddesi olarak yarı iletken malzemeler kullanan bir lazer sistemidir. 3 uyarım modu vardır: elektrik enjeksiyonu, elektron ışını uyarımı ve optik pompalama. Küçük boyut, düşük fiyat, yüksek verimlilik, uzun hizmet ömrü, düşük güç tüketimi, elektronik bilgi, lazer baskı, lazer işaretçi, optik iletişim, lazer TV, küçük lazer projektör, elektronik bilgi, entegre optik ve diğer alanlarda kullanılabilir.
Fiber Lazer Jeneratörü
Fiber lazer jeneratörü, kazanç ortamı olarak nadir toprak elementi katkılı cam elyaf kullanan bir tür lazer sistemi anlamına gelir. Metal ve metal olmayan baskı, işaretleme, gravür, delme, kesme, temizleme, kaynaklama (lehimleme, su söndürme, kaplama ve derin kaynaklama), askeri, savunma ve güvenlik, tıbbi ekipman, büyük altyapı ve diğer lazer kaynakları için bir pompa olarak yaygın olarak kullanılır. fiber lazer gravür makineleri kişiselleştirilmiş metinler ve desenler için, fiber lazer kesiciler metal imalatı için, fiber lazer temizleme makineleri pas giderme, boya çıkarma ve kaplama çıkarma için, fiber lazer kaynak makineleri Hayatınızdaki metal eklemler için.
Serbest Elektron Lazer Jeneratörü
Serbest elektron lazer jeneratörü, geleneksel lazer jeneratöründen farklı yeni bir tür yüksek güçlü tutarlı radyasyon kaynağıdır. Çalışma malzemesi olarak gaz, sıvı veya katıya ihtiyaç duymaz, ancak yüksek enerjili elektron ışınının kinetik enerjisini doğrudan tutarlı radyasyon enerjisine dönüştürür. Bu nedenle, serbest elektron lazer jeneratörünün çalışma maddesinin serbest elektronlar olduğu da düşünülebilir. Yüksek güç, yüksek verimlilik, geniş dalga boyu ayarlama aralığı ve ultra kısa darbelerin zaman yapısı gibi bir dizi mükemmel özelliğe sahiptir. Bunun dışında, bu özelliklere aynı anda sahip olabilen bir lazer jeneratörü yoktur. Fizik araştırmaları, lazer silahları, lazer füzyonu, fotokimya ve optik iletişim alanlarında önemli umutları vardır.
