La technologie laser a camoi dans les gens' la vie sous tous les aspects, mais il existe de nombreux types de lasers, avec différentes longueurs d'onde et différentes caractéristiques, donc les domaines d'application sont différents. Je crois que la plupart des gens ont un petit mal de tête face aux types de laser compliqués. Par conséquent, cet article résume les différents types de lasers et explique les caractéristiques et les applications pratiques de chaque type de laser un par un.
Selon différents milieux de travail, les lasers sont divisés en lasers solides, lasers à gaz, lasers à colorant, lasers à semi-conducteurs, lasers à fibres et lasers à électrons libres. Parmi eux, il existe de nombreux types subdivisés de lasers à l'état solide et de lasers à gaz. À l'exception des lasers à électrons libres, les principes de fonctionnement de base de toutes sortes de lasers sont les mêmes, y compris la source de pompage, le résonateur optique et le milieu de gain.
Dans les lasers à l'état solide, la lumière est généralement utilisée comme source de pompage, et les cristaux ou verres capables de générer de la lumière laser sont appelés substances de travail laser. La substance de travail laser est composée d'une matrice et d'un ion activateur. Le matériau de matrice fournit une existence et un environnement de travail appropriés pour l'ion d'activation, et le processus de génération de laser est complété par l'ion d'activation. Les ions d'activation couramment utilisés sont principalement des ions de métaux de transition, tels que le chrome, le diamant, le nickel et les ions de métaux des terres rares, tels que les ions de néodyme. Un réflecteur recouvert d'un film diélectrique sur la surface sert de lentille à cavité résonante, dont l'un est un miroir plein et l'autre est un demi-miroir. Lorsque différents ions d'activation, différents matériaux de matrice et différentes longueurs d'onde de lumière sont utilisés pour l'excitation, une variété de différentes longueurs d'onde de lumière laser sera émise. Différents types de lasers à l'état solide et leurs applications.
Laser rubis
La longueur d'onde du laser de sortie est de 694. {{1}} nm, et le taux de conversion photoélectrique est faible, seulement 0. 1%. Cependant, sa longue durée de vie en fluorescence est propice au stockage d'énergie et peut produire une puissance d'impulsion de crête élevée. Le laser généré par une tige de rubis avec l'épaisseur d'un noyau de stylo et de longs doigts peut facilement pénétrer la feuille de fer. Avant l'émergence de lasers YAG plus efficaces, les lasers à rubis étaient largement utilisés dans la découpe et le perçage laser. De plus, la lumière 694 nm est facilement absorbée par la mélanine, le laser rubis est donc également utilisé pour le traitement des lésions pigmentées (taches cutanées sur la peau).
Laser saphir titane
En raison de ses propriétés cristallines, il a une large plage accordable (c'est-à-dire une plage de longueurs d'onde) et peut émettre de la lumière avec une longueur d'onde de 660 nm-1200nm selon les besoins. Couplée à la maturité de la technologie de doublage de fréquence (qui peut doubler la fréquence de la lumière, c'est-à-dire réduire de moitié la longueur d'onde), la plage de longueurs d'onde peut être étendue à 330 nm-600nm. Les lasers au saphir de titane sont utilisés dans la spectrométrie femtoseconde, la recherche en optique non linéaire, la génération de lumière blanche, la génération d'ondes térahertz, etc., et ont des applications dans la beauté médicale.
YAG
C'est l'abréviation de grenat d'yttrium aluminium. Cette substance est actuellement la matrice cristalline laser la plus excellente avec des caractéristiques complètes. Il peut émettre une lumière 1064 nm après dopage au néodyme (Nd), et la puissance de sortie continue maximale peut atteindre 1000 w. Dans les premiers jours, un flash de gaz inerte a été utilisé comme source de pompage du laser. Cependant, la méthode de la pompe flash a une large gamme spectrale, une faible coïncidence avec le spectre d'absorption du milieu à gain laser et une grande charge thermique, ce qui entraîne un faible taux de conversion photoélectrique. Par conséquent, l'utilisation de pompes LD (diode laser) peut atteindre un rendement élevé, une puissance élevée et une longue durée de vie du laser. Le laser Nd: YAG peut être utilisé dans le traitement des hémangiomes pour inhiber la croissance tumorale. Cependant, les dommages thermiques de ce laser aux tissus ne sont pas sélectifs. Tout en coagulant les vaisseaux sanguins tumoraux, un excès d'énergie endommagera également les tissus normaux environnants, laissant des cicatrices après la chirurgie. Par conséquent, les lasers Nd: YAG sont principalement utilisés en chirurgie, en gynécologie, sur les traits du visage et moins en dermatologie.
Yb: YAG, dopé avec Yb (Yb) dans YAG, peut émettre une lumière 1030 nm. Yb: YAG' la longueur d'onde de la pompe est de 941 nm, ce qui est très proche de la longueur d'onde de sortie, ce qui peut atteindre une efficacité quantique de la pompe de 91. 4 %, et la chaleur générée par la pompe est supprimée à 10% (la majeure partie de l'énergie d'entrée est convertie en sortie Une petite partie de l'énergie laser devient de la chaleur, ce qui signifie que l'efficacité de conversion est très élevée), qui représente de 25% à 30% de Nd: YAG. Yb: YAG est devenu l'un des supports laser à semi-conducteurs les plus visibles. Les lasers à l'état solide Yb: YAG à haute puissance pompés par LD sont devenus un nouveau point chaud de recherche et sont considérés comme une direction majeure pour le développement de lasers à l'état solide à haute efficacité et haute puissance.
En plus des deux types ci-dessus, YAG peut également être mélangé avec de l'erbium (Ho), de l'erbium (Er) et similaires. Ho: YAG peut générer des lasers 2097 nm et 2091 nm sans danger pour les yeux humains. Il est principalement adapté à la communication optique, au radar et aux applications médicales. Er: YAG émet 2. 9 μm de lumière. Le corps humain a un taux d'absorption élevé à cette longueur d'onde et a un grand potentiel d'application pour la chirurgie au laser et la chirurgie vasculaire.
Laser à colorant
Un laser qui utilise un colorant organique comme support laser, généralement une solution liquide. Comparés aux milieux laser gazeux et à l'état solide, les lasers à colorant peuvent souvent être utilisés sur une plus large gamme de longueurs d'onde. La large bande passante les rend particulièrement adaptés aux lasers accordables et pulsés. Cependant, en raison de sa courte durée de vie moyenne et de sa puissance de sortie limitée, il a été essentiellement remplacé par un laser à semi-conducteurs avec une longueur d'onde réglable comme le saphir de titane.
Slaser à semi-conducteur
Il s'agit d'un laser utilisant un matériau semi-conducteur comme substance de travail. Il existe trois types de méthodes d'excitation: l'injection électrique, l'excitation par faisceau d'électrons et le pompage optique. Petite taille, prix bas, haute efficacité, longue durée de vie, faible consommation d'énergie, peut être utilisé dans les domaines de l'information électronique, de l'impression laser, du pointeur laser, de la communication optique, de la télévision laser, du petit projecteur laser, de l'information électronique, de l'optique intégrée type important de laser.
Laser à fibre optique
Il se réfère au laser utilisant la fibre de verre dopée aux éléments des terres rares comme moyen de gain, qui a un large éventail d'applications, y compris la communication par fibre laser, la communication à distance par espace laser, la construction navale industrielle, la fabrication automobile, la gravure au laser, le marquage au laser, la découpe au laser , rouleaux d'impression, métal Perçage / découpe / soudage des métaux (brasage, trempe, revêtement et soudage en profondeur), sécurité de la défense militaire, équipements et équipements médicaux, infrastructure à grande échelle, comme source de pompe pour d'autres lasers, etc.
Laser à électrons libres
Il s'agit d'un nouveau type de source de rayonnement cohérent de haute puissance qui diffère des lasers traditionnels. Il ne nécessite pas de gaz, liquide ou solide comme matériau de travail, mais convertit directement l'énergie cinétique des faisceaux d'électrons à haute énergie en énergie rayonnante cohérente. Par conséquent, la substance active d'un laser à électrons libres peut également être considérée comme un électron libre. Il présente une série d'excellentes caractéristiques telles que la puissance élevée, le rendement élevé, le réglage à grande échelle des longueurs d'onde et la structure temporelle des impulsions ultra-courtes. En dehors de cela, aucun laser ne peut avoir ces caractéristiques en même temps. Il a des perspectives très prometteuses dans la recherche en physique, les armes laser, la fusion laser, la photochimie et les communications optiques.