Lasers werken volgens het principe van "gestimuleerde emissie", waardoor krachtige lichtstralen worden geproduceerd.
- Optische resonator:Het functioneert als een echo-kamer, die licht heen en weer reflecteert om het te versterken.
- Gewin Gemiddeld:De "brandstof" die laserlicht genereert, dat kristallen, gassen of kleurstoffen kunnen zijn.
- Pompbron:Biedt energie om het vergrotingsmedium te prikkelen, zoals flitslampen, elektrische ontladingen of andere lasers.
Wanneer de pompbron het vergrotingsmedium aanstroomt, wordt licht gereflecteerd in de optische resonator, waardoor coherent licht met identieke golflengte en fase wordt versterkt.Een spiegel in de resonator is gedeeltelijk reflecterend.Dit proces creëert licht met unieke eigenschappen: monochromatisme, richting en samenhang.
Lasers kunnen worden ingedeeld volgens hunwinstmedium(gas-, vaste- of kleurstoflasers) of door hungolflengteDeze classificatiesystemen overlappen elkaar.Een CO2-laser is bijvoorbeeld zowel een gaslaser als een infraroodlaser.
Diodelazers (halfgeleiderlasers) genereren samenhangend licht door middel van halfgeleidermaterialen.
De kerncomponent is een p-n verbinding waarbij elektronen en gaten zich hercombinen om fotonen uit te zenden.Veel voorkomende materialen en de bijbehorende golflengten zijn::
| Materiaal | Waallengte | Kleur |
|---|---|---|
| Galliumnitrium (GaN) | 405-450 nm | Blauw |
| Aluminium-gallium-indiumfosfide (AlGaInP) | 635-680 nm | Rood |
| Ytterbium-gedopte vezels of Nd:YAG | 1060-1080 nm | Infrarood (onzichtbaar) |
CO2-lasers stralen infrarood licht uit op 10.600 nm, waardoor ze tot de krachtigste continue-golflasers behoren.
Het winstmedium is een gasmengsel van kooldioxide, stikstof en helium.De optische resonator versterkt dit infrarood licht in een gefocuste, coherente straal.
Glasvezellasers gebruiken gedopeerde optische vezels als vergrotingsmedium en bieden een superieure straalkwaliteit en efficiëntie.
Zeldzame aardse elementen zoals erbium of ytterbium die in de vezels zijn gedopeerd, worden opgewonden door diodenpompbronnen.De golfgeleiderstructuur van de vezels zorgt voor uitstekende straalkwaliteit en stabiliteit.
Elke laser die blauw licht uitzendt (meestal 473 nm of 445 nm) komt in aanmerking als blauwe laser, ongeacht het vergrotingsmedium.en materiaalverwerking.
De meeste blauwe lasers zijn diode-pompde solid-state (DPSS) systemen met behulp van met neodymium ionen gedopeerde kristallen.hun uitgangsvermogen is meestal beperkt tot ongeveer 50 mW in basisconfiguraties.
Infraroodlasers geven licht af dat verder gaat dan 780 nm, en worden geclassificeerd als dichtbij-infrarood (NIR), middeninfrarood (MIR) of ver onder-infrarood (FIR).Hun onzichtbaarheid voor het menselijk oog maakt ze ideaal voor industriële toepassingen met een hoog vermogen.
In tegenstelling tot zichtbare lasers kunnen infraroodlasers hun golflengten bereiken door eenvoudige energietransities in moleculen of gedopeerde materialen.600 nm via moleculaire overgangen.
- Diode-lasers:Effectief op kunststoffen, textiel, dunne metalen (roestvrij staal, aluminium) en verschillende organische materialen.
- CO2-lasers:Ideaal voor niet-metalen zoals acryl, hout, glas en keramiek. Kan ook dikke industriële metalen (aluminium, staal) snijden, maar worstelt met koper en messing.
- Fiberlasers:Excel met metalen, waaronder staal, aluminium en nikkel legeringen.
Belangrijkste operationele verschillen tussen lasersoorten:
| Parameter | Diodelazers | CO2-lasers | Lasers met glasvezel |
|---|---|---|---|
| Efficiëntie van de stekker | 30-60% | 10-15% | 30-60% |
| Maximale kracht | Tot 8 kW (industrieel) | 100 kW+ | 100 kW+ |
| Snij snelheid (staal) | ~50 mm/s (6 mm dik) | ~ 83 mm/s (12 mm) | ~416 mm/s (25 mm+) |
| Onderhoud | Minimaal (100.000+ uur) | Hoog (vervanging gas/spiegel) | Gematigd (vervanging van vezels/dioden) |
Diodelazers bieden het laagst onderhoud met halfgeleidercomponenten die tot 100.000 uur duren.terwijl glasvezellasers periodiek glasvezel- en diodeonderhoud nodig hebben, ondanks hun vaste toestand.
In industriële toepassingen leveren vezellasers de hoogste snij snelheden voor dikke metalen, terwijl CO2-lasers effectief blijven voor niet-metalen materialen.toepassingen met een laag vermogen waarbij efficiëntie en levensduur prioriteit hebben.