सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या मुख्य प्रवाहातील लेसरचा परिचय आणि अनुप्रयोग

पहिल्या सॉलिड-स्टेट स्पंदित रुबी लेसरच्या आगमनापासून, लेसरचा विकास खूप वेगवान झाला आहे, आणि विविध कार्य सामग्री आणि ऑपरेटिंग मोड्स असलेले लेसर दिसून येत आहेत. लेसर विविध प्रकारे वर्गीकृत आहेत:

1. ऑपरेशन मोडनुसार, ते यामध्ये विभागले गेले आहे: सतत लेसर, अर्ध-सतत लेसर, पल्स लेसर आणि अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेसर.

सतत लेसरचे लेसर आउटपुट सतत असते आणि लेसर कटिंग, वेल्डिंग आणि क्लॅडिंगच्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. त्याचे कार्य वैशिष्ट्य म्हणजे कार्यरत पदार्थाची उत्तेजना आणि संबंधित लेसर आउटपुट दीर्घ कालावधीत सतत चालू ठेवता येते. सतत ऑपरेशन दरम्यान डिव्हाइसचा ओव्हरहाटिंग प्रभाव अनेकदा अपरिहार्य असल्याने, बहुतेक प्रकरणांमध्ये योग्य थंड उपाय करणे आवश्यक आहे.

पल्स लेसरमध्ये मोठ्या प्रमाणात आउटपुट पॉवर आहे आणि ते लेसर मार्किंग, कटिंग, रेंजिंग इत्यादींसाठी योग्य आहे. त्याच्या कार्य वैशिष्ट्यांमध्ये लेसर एनर्जी कॉम्प्रेशनचा समावेश आहे जेणेकरुन अरुंद पल्स रुंदी, उच्च शिखर पॉवर आणि समायोजित पुनरावृत्ती वारंवारता, प्रामुख्याने क्यू-स्विचिंग, मोड लॉकिंग समाविष्ट आहे. , MOPA आणि इतर पद्धती. सिंगल पल्स पॉवर वाढवून ओव्हरहाटिंग इफेक्ट आणि एज चिपिंग इफेक्ट प्रभावीपणे कमी केला जाऊ शकतो, तो अधिकतर बारीक प्रक्रियेमध्ये वापरला जातो.

2. कार्यरत बँडनुसार, ते विभागले गेले आहे: इन्फ्रारेड लेसर, दृश्यमान प्रकाश लेसर, अल्ट्राव्हायोलेट लेसर आणि एक्स-रे लेसर.

मिड-इन्फ्रारेड लेसर हे प्रामुख्याने 10.6um CO2 लेसर आहेत जे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात;

लेसर प्रक्रियेच्या क्षेत्रात 1064~1070nm सह, जवळ-अवरक्त लेसर मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात; ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या क्षेत्रात 1310 आणि 1550nm; लिडर श्रेणीच्या क्षेत्रात 905nm आणि 1550nm; पंप ऍप्लिकेशन्ससाठी 878nm, 976nm, इ.

दृश्यमान प्रकाश लेसर 532nm ते 1064nm वारंवारता-दुप्पट करू शकत असल्याने, 532nm हिरवे लेसर लेसर प्रक्रिया, वैद्यकीय अनुप्रयोग इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात;

यूव्ही लेसरमध्ये प्रामुख्याने 355nm आणि 266nm समाविष्ट आहेत. अतिनील हा थंड प्रकाशाचा स्रोत असल्याने, त्याचा वापर अधिकतर बारीक प्रक्रिया, चिन्हांकन, वैद्यकीय अनुप्रयोग इत्यादींमध्ये केला जातो.

3. कार्यरत माध्यमानुसार, ते विभागले गेले आहे: गॅस लेसर, फायबर लेसर, सॉलिड लेसर, सेमीकंडक्टर लेसर इ.

3.1 गॅस लेसरमध्ये मुख्यतः CO2 लेसर समाविष्ट असतात, जे कार्यरत माध्यम म्हणून CO2 वायूचे रेणू वापरतात. त्यांची लेसर तरंगलांबी 10.6um आणि 9.6um आहे.

मुख्य वैशिष्ट्य:

-तरंगलांबी नॉन-मेटल सामग्रीवर प्रक्रिया करण्यासाठी योग्य आहे, ज्यामुळे फायबर लेसर नॉन-मेटलवर प्रक्रिया करू शकत नाहीत आणि प्रक्रिया क्षेत्रात फायबर लेसर प्रक्रियेपासून भिन्न वैशिष्ट्ये आहेत;

-ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता सुमारे 20% ~ 25% आहे, सतत आउटपुट पॉवर 104W च्या पातळीपर्यंत पोहोचू शकते, पल्स आउटपुट ऊर्जा 104 जूलच्या पातळीपर्यंत पोहोचू शकते आणि नाडीची रुंदी नॅनोसेकंद पातळीवर संकुचित केली जाऊ शकते;

-वातावरणाच्या चौकटीत तरंगलांबी योग्य आहे आणि दृश्यमान प्रकाश आणि 1064nm इन्फ्रारेड प्रकाशापेक्षा मानवी डोळ्यासाठी खूपच कमी हानिकारक आहे.

हे साहित्य प्रक्रिया, संप्रेषण, रडार, प्रेरित रासायनिक अभिक्रिया, शस्त्रक्रिया इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. लेसर-प्रेरित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया, समस्थानिकांचे लेसर वेगळे करणे आणि लेसर शस्त्रे यासाठी देखील याचा वापर केला जाऊ शकतो.

3.2 फायबर लेसर एक लेसर संदर्भित करते जे दुर्मिळ पृथ्वी घटक-डोप केलेले ग्लास फायबर लाभाचे माध्यम म्हणून वापरते. त्याच्या उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन आणि वैशिष्ट्यांमुळे, तसेच किमतीच्या फायद्यांमुळे, हे सध्या सर्वात जास्त वापरले जाणारे लेसर आहे. वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत:

(1) चांगली बीम गुणवत्ता: ऑप्टिकल फायबरची वेव्हगाईड संरचना हे निर्धारित करते की फायबर लेसर सिंगल ट्रान्सव्हर्स मोड आउटपुट प्राप्त करणे सोपे आहे, बाह्य घटकांमुळे थोडा प्रभावित आहे आणि उच्च-चमकदार लेसर आउटपुट प्राप्त करू शकते.

(२) आउटपुट लेसरमध्ये अनेक तरंगलांबी असतात: याचे कारण असे की दुर्मिळ पृथ्वी आयनांची ऊर्जा पातळी खूप समृद्ध असते आणि अनेक प्रकारचे दुर्मिळ पृथ्वी आयन असतात;

(३) उच्च कार्यक्षमता: व्यावसायिक फायबर लेसरची एकूण इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल कार्यक्षमता 25% इतकी जास्त आहे, जी खर्च कमी करण्यासाठी, ऊर्जा संवर्धनासाठी आणि पर्यावरण संरक्षणासाठी फायदेशीर आहे.

(4) चांगली उष्णता अपव्यय वैशिष्ट्ये: काचेच्या सामग्रीमध्ये अत्यंत कमी खंड-ते-क्षेत्र गुणोत्तर, जलद उष्णता अपव्यय आणि कमी नुकसान आहे, त्यामुळे रूपांतरण कार्यक्षमता जास्त आहे आणि लेसर थ्रेशोल्ड कमी आहे;

(5) संक्षिप्त रचना आणि उच्च विश्वासार्हता: रेझोनंट पोकळीमध्ये कोणतेही ऑप्टिकल लेन्स नाही, ज्यामध्ये समायोजन-मुक्त, देखभाल-मुक्त आणि उच्च स्थिरतेचे फायदे आहेत, जे पारंपारिक लेसरांद्वारे अतुलनीय आहे;

(६) कमी उत्पादन खर्च: ग्लास ऑप्टिकल फायबरमध्ये कमी उत्पादन खर्च, परिपक्व तंत्रज्ञान आणि ऑप्टिकल फायबरच्या वाराक्षमतेमुळे सूक्ष्मीकरण आणि तीव्रतेचे फायदे आहेत.

फायबर लेसरमध्ये लेसर फायबर कम्युनिकेशन्स, लेसर स्पेस लाँग डिस्टन्स कम्युनिकेशन्स, औद्योगिक जहाजबांधणी, ऑटोमोबाईल मॅन्युफॅक्चरिंग, लेझर खोदकाम, लेझर मार्किंग, लेझर कटिंग, प्रिंटिंग रोलर्स, लष्करी संरक्षण आणि सुरक्षा, वैद्यकीय उपकरणे आणि उपकरणे यांचा समावेश असलेले विस्तृत अनुप्रयोग आहेत. इतर लेसर पु युआन इत्यादींसाठी पंप म्हणून.

3.3 सॉलिड-स्टेट लेसरचे कार्यरत माध्यम हे इन्सुलेट क्रिस्टल्स आहे, जे सामान्यतः ऑप्टिकल पंपिंगद्वारे उत्तेजित होतात.

YAG लेसर (रुबिडियम-डोपड य्ट्रिअम ॲल्युमिनियम गार्नेट क्रिस्टल) सामान्यतः क्रिप्टन किंवा झेनॉन दिवे पंप दिवे म्हणून वापरतात, कारण पंप प्रकाशाच्या काही विशिष्ट तरंगलांबी Nd आयनद्वारे शोषल्या जातील, आणि बहुतेक ऊर्जा उष्णता उर्जेमध्ये रूपांतरित होईल. सहसा YAG लेझर ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता कमी असते. आणि संथ प्रक्रियेची गती हळूहळू फायबर लेसरद्वारे बदलली जाते.

नवीन सॉलिड-स्टेट लेसर, सेमीकंडक्टर लेसरद्वारे पंप केलेले उच्च-शक्तीचे सॉलिड-स्टेट लेसर. फायदे उच्च ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता आहेत, सेमीकंडक्टर लेसरची इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण कार्यक्षमता 50% इतकी जास्त आहे, जी फ्लॅश दिव्यांच्या तुलनेत खूप जास्त आहे; ऑपरेशन दरम्यान व्युत्पन्न होणारी प्रतिक्रियात्मक उष्णता कमी असते, मध्यम तापमान स्थिर असते आणि कंपनाचा प्रभाव काढून टाकून ते पूर्णपणे बरे केलेले उपकरण बनवता येते, आणि लेसर स्पेक्ट्रम लाइन अरुंद असते, चांगली वारंवारता स्थिरता असते; दीर्घ आयुष्य, साधी रचना आणि वापरण्यास सोपी.

फायबर लेसरपेक्षा सॉलिड-स्टेट लेसरचा मुख्य फायदा म्हणजे सिंगल पल्स एनर्जी जास्त असते. अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स मॉड्युलेशनसह एकत्रितपणे, सतत पॉवर साधारणपणे 100W च्या वर असते आणि पीक पल्स पॉवर 109W इतकी जास्त असू शकते. तथापि, कार्यरत माध्यमाची तयारी अधिक क्लिष्ट असल्याने, ते अधिक महाग आहे.

मुख्य तरंगलांबी 1064nm जवळ-अवरक्त आहे, आणि 532nm सॉलिड-स्टेट लेसर, 355nm सॉलिड-स्टेट लेसर आणि 266nm सॉलिड-स्टेट लेसर वारंवारता दुप्पट करून मिळवता येते.

3.4 सेमीकंडक्टर लेसर, ज्याला लेसर डायोड असेही म्हटले जाते, हे एक लेसर आहे जे सेमीकंडक्टर सामग्रीचा कार्यरत पदार्थ म्हणून वापर करते.

सेमीकंडक्टर लेसरना जटिल रेझोनंट पोकळी संरचनांची आवश्यकता नसते, म्हणून ते सूक्ष्मीकरण आणि हलके गरजांसाठी अतिशय योग्य असतात. त्याचा फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर जास्त आहे, त्याचे आयुष्य मोठे आहे आणि त्याला देखभालीची आवश्यकता नाही. हे सहसा पॉइंटिंग, डिस्प्ले, कम्युनिकेशन रेंजिंग आणि इतर प्रसंगी वापरले जाते. हे इतर लेसरसाठी पंप स्त्रोत म्हणून देखील वापरले जाते. लेझर डायोड, लेसर पॉइंटर्स आणि इतर परिचित उत्पादने सर्व सेमीकंडक्टर लेसर वापरतात.