כמה גנרטורים לייזר יש? (חלק 2)

למרות שיש מגוון שללייזרים, הם נוצרים על ידי עירור וקרינה מגורה, כך שההרכב הבסיסי של הלייזר קבוע, על ידי החומר העובד (כלומר, המדיום העובד שיכול לייצר היפוך מספר חלקיקים לאחר עירור), מקור העירור (אנרגיה שיכולה ליצור החומר העובד היפוך מספר חלקיקים, הידוע גם כמקור המשאבה), והמהוד האופטי מורכבים משלושה חלקים.

Ⅱ. לייזר גז

ישנם סוגים רבים של לייזר גז, כשהנפוץ שבהם הוא לייזר פחמן דו חמצני ולייזרי הליום-ניאון.

1. מחולל לייזר CO₂

לייזר CO₂, משתמש בעיקר בגז CO₂, מוסיף כמות קטנה של חנקן והליום, ומשתמש גם בגירוי "מקור המשאבה", כך שמולקולות הגז מייצרות מעבר רמת אנרגיה, ובכך מעוררות את הלייזר.

לייזר CO₂ נרגש רמות אנרגיה מולקולרית כדי להשיג לייזר, עקרון העבודה שלו מורכב יותר מכיוון שלמולקולה יש שלוש תנועות שונות, האחת היא תנועת האלקטרונים במולקולה קובעת את מצב האלקטרונים של המולקולה; שנית, מצב האנרגיה הרטט של המולקולה נקבע על ידי הרטט האטומי במולקולה. שלישית, הסיבוב הכולל של המולקולה קובע את מצב האנרגיה הסיבובית של המולקולה. מצב התנועה המולקולרית מורכב, רמת האנרגיה מורכבת, ולכן גם תהליך המעבר ברמת האנרגיה של מולקולות נרגשות מורכב.

הגז CO₂, כמויות קטנות של חנקן והליום מוקפים ב"צינור פריקה" מזכוכית; מעין "מקור משאבה" מופעל באופן רציף, הפולט אלקטרונים שפוגעים במולקולות חנקן בצינור וגורמים לעירורן; מולקולות חנקן ומולקולות CO₂ מתנגשות, מולקולות חנקן מעבירות אנרגיה למולקולות CO₂, מולקולות CO₂ עוברות מרמת אנרגיה נמוכה לרמת אנרגיה גבוהה; שלח לייזר. כלומר, "מקור המשאבה" של הלייזר הנפלט על ידי מולקולת הגז CO₂ הוא עירור משני, תחילה הרטט של מולקולת החנקן מעורר האלקטרונים, ולאחר מכן מולקולת החנקן הפוגעת במולקולת ה-CO₂.

מולקולות CO₂ נרגשות מתוך אור אינפרא אדום אך גם צריכות לחזק את התהודה, והלייזר המשופר חייב להיות משודר החוצה. על מנת לחזק את תהודה אינפרא אדום, ניתן לציפוי זהב של צינור הזכוכית האטום ליצירת מראה; מכיוון שהזכוכית הכללית אינה מסוגלת להעביר אור אינפרא אדום, נפתח חור קטן באמצע המראה ואוטם חומר שיכול לעבור אור אינפרא אדום, כך שניתן להעביר את הלייזר האינפרא אדום לאחר תהודה דרך החור.

למקור עירור לייזר CO₂ יש מגוון של זרם ישר במתח גבוה, זרם חילופין בתדר גבוה, תדר רדיו ופחית מיקרוגל.

לייזר CO₂ הנפוצים בשימוש נע בין עשרות וואט לכמעט קילוואט, לייזרים CO₂ נמכרים בשוק, והלייזרים הללו משמשים בהצלחה בכל תחומי החיים. תכונות אלה הופכות לייזרים פחמן דו חמצני בשימוש נרחב בתחומים רבים. בתעשייה, הוא משמש לעיבוד מגוון של חומרים, כולל קידוח, חיתוך, ריתוך, חישול, היתוך, שינוי פני השטח, ציפוי וכו'. משמש רפואית בפרוצדורות כירורגיות שונות; יישומים צבאיים כוללים טווחי לייזר, לידר, ואפילו נשק אנרגיה מכוון.

2. לייזר הליום-ניאון

לייזר הליום-ניאון הוא אחד הלייזרים הנפוצים ביותר כיום, עם הספק פלט בין 0.5 ל-100 מיליוואט, עם איכות קרן טובה מאוד, ניתן להשתמש בו בטיפול כירורגי, קוסמטיקה לייזר, מדידת מבנים , חיווי קולימציה, הדפסה פוטו-קופית, ג'ירו בלייזר וכו'. מעבדות תיכון רבות משתמשות בו גם לניסויי הדגמה.

באופן כללי, צפיפות אנרגיית הפלט של לייזרים בגז קטנה מזו של לייזרים מוצקים.

Ⅲ. לייזר מוליכים למחצה

כיום, במכשירי לייזר מוליכים למחצה, לייזר מוליכים למחצה דיודות GaAs (Gallium arsenide) יש ביצועים טובים יותר והוא נמצא בשימוש נרחב.

עבור לייזרים GaAs (Gallium arsenide), מספר הנשאים שאינם בשיווי משקל מתהפך בין פסי האנרגיה של חומרים מוליכים למחצה באמצעות עירור זרם, והלייזר נוצר כאשר האלקטרונים במצב הפוך משולבים עם חורים.

לייזרים דיודות מוליכים למחצה יכולים לפלוט אור לייזר גלוי אך גם יכולים לפלוט אור קרוב לאינפרא אדום או אולטרה סגול. ראוי לציין שהאור הנפלט מהדיודה הרגילה (LED) אינו לייזר, ודיודת הלייזר (LD) עשויה מהוד על בסיס הדיודה פולטת האור.

לייזר דיודה מוליכים למחצה הוא הסוג המעשי והחשוב ביותר של לייזר. יש לו גודל קטן, קל משקל, פעולה אמינה, פחות צריכת חשמל, יעילות גבוהה וחיים ארוכים. מכיוון שניתן להשתמש במתח וזרם עירור, זה יכול להיות תואם למעגלים משולבים. זה יכול גם לווסת זרם ישירות בתדרים של עד גיגה-הרץ כדי להשיג פלט לייזר מאופנן במהירות גבוהה. בגלל יתרונות אלה, נעשה שימוש נרחב בלייזרי דיודות מוליכים למחצה בתקשורת לייזר, אחסון אופטי, ג'ירו אופטי, הדפסת לייזר, טווח טווח ומכ"ם.

תקשורת סיבים אופטיים היא תחום היישום החשוב ביותר של לייזרים מוליכים למחצה, ולא ניתן להפריד את רשת התקשורת מלייזרים מוליכים למחצה.

ניתן לראות יישומי לייזר מוליכים למחצה של אור גלוי בכל מקום, כגון קוראי ברקוד, קריאה וכתיבה של זיכרון אופטי, הדפסת לייזר, הדפסת לייזר, תצוגת צבע מסך, טלוויזיה צבעונית בחדות גבוהה וכן הלאה.

לייזרים מוליכים למחצה נמצאים בשימוש נפוץ גם בחישה מרחוק בלייזר, תקשורת בחלל פנוי, חלונות אטמוספריים, ניטור אטמוספרי וניתוח ספקטרלי כימי.

גם השימוש הצבאי בלייזרים מוליכים למחצה הוא נפלא מאוד, כמו אמצעי נגד אינפרא אדום, כיוון לייזר, טווח לייזר, לידר, הנחיית לייזר, פיוז לייזר וכו'.

Ⅳ. לייזר כימי

לייזרים כימיים משתמשים בתגובות כימיות כדי לייצר אור לייזר. לדוגמה, כאשר אטומי פלואור ומימן מגיבים כימית, מולקולות מימן פלואוריד יכולות להיווצר במצב נרגש. בדרך זו, כאשר שני המצבים היוניים של הגז מתערבבים במהירות, ניתן להפיק אור לייזר, כך שלא נדרשת אנרגיה אחרת, וניתן לקבל אנרגיית אור חזקה מאוד ישירות מהתגובה הכימית.

כיום, החשובים ביותר הם מימן פלואוריד (HF) ודוטריום פלואוריד (DF) שני מכשירים, אורך גל הלייזר לשעבר בין 2.6 ~ 3.3 מיקרון; האחרון הוא בין 3.5 ל-4.2 מיקרון. כמו כן, לייזר מימן ברומיד (HBr), אורך גל 4.0 ~ 4.7 מיקרון; לייזר פחמן חד חמצני (CO), אורך גל 4.9 ~ 5.8 מיקרון; לייזר יוד חמצן, 1.3 מיקרון. הלייזרים הכימיים הטהורים הללו יכולים להשיג כיום מספר מגה וואט של תפוקה, ואורכי הגל של הלייזר שלהם נעים בספקטרום הקרוב לאינפרא אדום עד אמצע אינפרא אדום, שניתן להעביר בקלות באטמוספירה או בסיבים אופטיים.

מכיוון שהלייזר הכימי מיוצר בתגובה כימית, הנפח של לייזר מסוג זה קטן יחסית, והוא מתאים יותר לעבודת שטח; בפרט ניתן לייצר לייזרים בעלי הספק גבוה, שניתן להשתמש בהם למטרות צבאיות, כמו גם להיתוך גרעיני.

מחקר המיקרוכימיה קידם ישירות את המחקר של לייזרים כימיים, וכיוון הפיתוח של לייזרים כימיים מתמקד בעיקר ב: 1) ייצור לייזר תגובה כימית מצריך את הפעולה בפועל, ניתן לשלוט בכוח, והזמן לסירוגין יכול להיות מְבוּקָר; 2) הגודל של הגנרטור כולו נדרש להיות קטן; 3) דורשים להיות מסוגלים לייצר לייזר כוח על.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.