Лазеры работают по принципу "стимулируемого излучения", производя мощные лучи света.
- Оптический резонатор:Функционирует как эхо-камера, отражающая свет туда и обратно, чтобы усилить его.
- Средний рост:Это "топливо", которое генерирует лазерный свет, который может быть кристаллами, газами или красителями.
- Источник насоса:Предоставляет энергию для возбуждения среды усиления, такой как флеш-лампы, электрические разряды или другие лазеры.
Когда источник насоса заряжает среду усиления, свет отражается в оптическом резонаторе, усиливая когерентный свет с одинаковой длиной волны и фазой.Одно зеркало в резонаторе частично отражаетЭтот процесс создает свет с уникальными свойствами: монохроматичность, направленность и согласованность.
Лазеры могут быть классифицированы поСредний прибыль(газовые, твердотельные или красящие лазеры) илидлина волныЭти системы классификации перекрываются.Например, CO2 лазер является одновременно газовым и инфракрасным лазером.
Диодные лазеры (полупроводниковые лазеры) генерируют когерентный свет через полупроводниковые материалы.
Основной компонент представляет собой п-н-соединение, где электроны и отверстия рекомбинируются для излучения фотонов. Длина волны зависит от полосы пропускания полупроводникового материала.Общие материалы и их соответствующие длины волн включают:
| Материал | Длина волны | Цвет |
|---|---|---|
| Нитрид галлия (GaN) | 405-450 нм | Синий |
| Алюминиевый галлий-индий фосфид (AlGaInP) | 635-680 нм | Красный |
| Иттербиевые волокна или Nd:YAG | 1060-1080 нм | Инфракрасные (невидимые) |
CO2 лазеры излучают инфракрасный свет на 10,600 нм, что делает их одними из самых мощных непрерывных волновых лазеров.
При возбуждении электрическим разрядом молекулы CO2 высвобождают фотоны, которые стимулируют дальнейшее излучение.Оптический резонатор усиливает этот инфракрасный светКогерентный луч.
Волокнистые лазеры используют допированные оптические волокна в качестве среды получения, предлагая превосходное качество и эффективность луча. Они особенно ценны в обработке материалов и телекоммуникациях.
Рядкоземельные элементы, такие как эрбий или итербий, допированные в волокно, возбуждаются источниками диодного насоса. Полученные фотоны усиливаются по мере их прохождения через волокно, производя когерентный лазерный луч.Структура волновода волокна обеспечивает превосходное качество и стабильность луча.
Любой лазер, излучающий голубой свет (обычно 473 нм или 445 нм), квалифицируется как голубой лазер, независимо от среды получения.и переработки материалов.
Большинство синих лазеров - это диодные системы твердого состояния (DPSS), использующие кристаллы, допированные ионами неодима.их выходная мощность обычно ограничена примерно 50 мВт в базовых конфигурациях.
Инфракрасные лазеры излучают свет выше 780 нм, классифицируемые как ближний инфракрасный (NIR), средний инфракрасный (MIR) или дальний инфракрасный (FIR).Их невидимость делает их идеальными для высокопроизводительных промышленных применений..
В отличие от видимых лазеров, инфракрасные лазеры могут достигать своих длин волн через более простые переходы энергии в молекулах или допированных материалах.600 нм через молекулярные переходы.
- Диодные лазеры:Синие диоды (445 нм) хорошо работают на дереве, коже и непрозрачном акриле.
- Лазеры СО2:Идеально подходит для неметаллических материалов, таких как акрил, дерево, стекло и керамика.
- Лазерные волокна:Обычно неэффективен для неметаллических материалов, таких как дерево или акрил.
Основные эксплуатационные различия между типами лазеров:
| Параметр | Диодные лазеры | Лазеры СО2 | Лазеры из волокон |
|---|---|---|---|
| Эффективность стенной розетки | 30-60% | 10-15% | 30-60% |
| Максимальная мощность | До 8 кВт (промышленный) | 100 кВт+ | 100 кВт+ |
| Скорость резки (сталь) | ~50 мм/с (6 мм толщины) | ~83 мм/с (12 мм) | ~416 мм/с (25 мм+) |
| Услуги по обслуживанию | Минимальный (100 000+ часов) | Высокий (замена газа/зеркала) | Умеренный (замена волокна/диода) |
Диодные лазеры обеспечивают наименьшее техническое обслуживание с полупроводниковыми компонентами продолжительностью до 100 000 часов.В то время как волокнистые лазеры нуждаются в периодическом обслуживании волокна и диоды, несмотря на их твердотельную конструкцию.
В промышленных применениях волоконные лазеры обеспечивают самые высокие скорости резки для толстых металлов, в то время как CO2 лазеры остаются эффективными для неметаллических материалов.приложения с низкой энергоемкостью, где приоритетными являются эффективность и долговечность.