Введение в различные лазеры

Un breve elenco di tipi di laser

I laser possono essere suddivisi in sei tipologie a seconda del mezzo utilizzato: laser a stato solido, laser a gas, laser a liquido,полупроводниковые лазеры, laser chimici e laser a vapori metallici.

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.

Laser a gas

Газовые лазеры имеют активную среду, состоящую из одного или нескольких газов или паров. Эти лазеры классифицируются как: атомарные газовые лазеры (гелий-неоновые лазеры), молекулярные газовые лазеры (лазеры на углекислом газе) и ионные газовые лазеры (аргон-ионные лазеры).

Жидкостные лазеры

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.

Полупроводниковые лазеры:I laser a semiconduttore sono piccoli laser. Funzionano in modo simile ai LED, ma il raggio in uscita ha le caratteristiche di un laser. I diodi a semiconduttore sono prodotti utilizzando la tecnologia dei semiconduttori. Come funzionanoполупроводниковые лазеры: Активным материалом, используемым в полупроводниковых лазерах, является арсенид галлия; поэтому эти лазеры также называются лазерами на арсениде галлия. Принцип работы полупроводникового лазера аналогичен принципу работы p-n-диода при прямом смещении. P-n-материалы подключаются к источнику питания постоянного тока через металлические контакты. Полупроводниковые лазеры также называются инжекционными лазерами, потому что ток инжектируется в соединение между p- и n-материалами. Применения полупроводниковых 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:Hanno molti usi grazie alle loro piccole dimensioni. Questi laser sono molto economici. Non vengono utilizzati specchi. Il consumo energetico è basso. Svantaggi dei laser a semiconduttore: l'angolo di divergenza del raggio è di 6-20 gradi, che è maggiore rispetto ad altri tipi di laser. Il raggio in uscita ha una forma insolita perché il mezzo utilizzato è corto e rettangolare. Le caratteristiche operative di questo tipo di laser dipendono dalla temperatura, come la potenza di uscita e la lunghezza d'onda centrale.

Laser chimici: Химические лазеры генерируют лазерное излучение посредством химических реакций. Например, при химической реакции атомов фтора и водорода могут образовываться молекулы фтороводорода в возбуждённом состоянии. Таким образом, при быстром смешивании двух ионных газов может генерироваться лазерное излучение, поэтому дополнительная энергия не требуется; мощная световая энергия может быть получена непосредственно из химической реакции. Два основных типа устройств — это фтороводород (HF) и фторид дейтерия (DF). Первый имеет длину волны лазерного излучения от 2,6 до 3,3 микрометров, а второй — от 3,5 до 4,2 микрометров. Эти чисто химические лазеры в настоящее время способны достигать выходной мощности в несколько мегаватт, а их длина волны варьируется от ближнего до среднего инфракрасного диапазона. Эти лазеры легко распространяются в атмосфере или по оптоволокну. Поскольку химические лазеры генерируют лазерное излучение посредством химических реакций, они относительно компактны и хорошо подходят для полевых работ; в частности, они могут создавать мощные лазеры, которые могут использоваться в военных целях и в ядерном синтезе.

I laser a vapori metallici, come i laser a vapori di rame, producono principalmente luce verde (510,5 nm) e gialla (578,2 nm), raggiungendo una potenza media di 100 W e una potenza di picco di 100 kW. La loro applicazione principale è come sorgente di pompa per laser liquidi. Inoltre, possono essere utilizzati nella fotografia a impulsi ad alta velocità, nella televisione con proiezione su grande schermo e nella lavorazione dei materiali.