Eigenschaften und Anwendungen verschiedener Laser

Die Lasertechnologie ist aus allen Aspekten in das Leben der Menschen eingedrungen, es gibt jedoch viele Arten davonLaser, jeweils mit unterschiedlichen Wellenlängen und Eigenschaften, daher sind auch die Anwendungsgebiete unterschiedlich.

Je nach Arbeitsmedium werden Laser in sechs Typen eingeteilt: Festkörperlaser, Gaslaser, Farbstofflaser, Halbleiterlaser, Faserlaser und Freie-Elektronen-Laser. Darunter gibt es viele Unterteilungen zwischen Festkörperlasern und Gaslasern. Mit Ausnahme von Freie-Elektronen-Lasern sind die grundlegenden Arbeitsprinzipien verschiedener Laser gleich und umfassen drei Teile: Pumpquelle, optischer Resonanzhohlraum und Verstärkungsmedium.

FeststofflaserAls Pumpquelle wird im Allgemeinen Licht verwendet, und der Kristall oder das Glas, das Laser erzeugen kann, wird als Laserarbeitsmaterial bezeichnet. Das Laserarbeitsmaterial besteht aus zwei Teilen: Matrix und Aktivierungsionen. Das Matrixmaterial bietet eine geeignete Existenz- und Arbeitsumgebung für die Aktivierungsionen, und die Aktivierungsionen vervollständigen den Lasererzeugungsprozess. Häufig verwendete Aktivierungsionen sind hauptsächlich Übergangsmetallionen wie Chrom-, Kobalt-, Nickelionen und Seltenerdmetallionen wie Neodymionen. Als Resonanzhohlraumlinse wird ein Reflektor mit einem dielektrischen Film auf der Oberfläche verwendet, von denen einer ein Vollreflektor und der andere ein Halbreflektor ist. Wenn unterschiedliche Aktivierungsionen, unterschiedliche Matrixmaterialien und unterschiedliche Lichtwellenlängen zur Anregung verwendet werden, werden Laser unterschiedlicher Wellenlänge emittiert.

1. Rubinlaser
Die Ausgangslaserwellenlänge beträgt 694,3 nm und die photoelektrische Umwandlungsrate ist niedrig, nur 0,1 %. Seine Fluoreszenzlebensdauer ist jedoch lang, was die Energiespeicherung begünstigt und eine höhere Impulsspitzenleistung abgeben kann. Der Laser wird von einem Rubinstab erzeugt, der so dünn wie ein Stiftkern und so lang wie ein Finger ist und problemlos Eisenblech durchdringen kann. Vor dem Aufkommen effizienterer YAG-Laser wurden Rubinlaser häufig beim Laserschneiden und -bohren eingesetzt. Darüber hinaus wird 694-nm-Licht leicht von Melanin absorbiert, sodass Rubinlaser auch zur Behandlung pigmentierter Läsionen (Hautflecken) eingesetzt werden.
2. Titan-Saphir-Laser
Aufgrund seiner Kristalleigenschaften verfügt es über einen großen abstimmbaren Bereich (d. h. einen einstellbaren Wellenlängenbereich) und kann bei Bedarf Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm-1200nm ausgeben. Mit der ausgereiften Frequenzverdopplungstechnologie (die die Lichtfrequenz verdoppeln, also die Wellenlänge halbieren kann) kann der Wellenlängenbereich auf 330 nm-600nm erweitert werden. Titan-Saphir-Laser werden für die Femtosekundenspektroskopie, nichtlineare optische Forschung, die Erzeugung von weißem Licht, die Erzeugung von Terahertz-Wellen usw. sowie in der medizinischen Schönheitspflege eingesetzt.
3. Nd:YAG-Laser
YAG ist die Abkürzung für Yttrium-Aluminium-Granat. Dieses Material ist derzeit die Laserkristallmatrix mit den besten Gesamteigenschaften. Nach der Dotierung mit Neodym (Nd) kann es Licht mit einer Wellenlänge von 1064 nm abgeben und die maximale Dauerausgangsleistung kann 1000 W erreichen. In den Anfängen wurden Inertgas-Blitzlampen als Pumpquelle für Laser verwendet, aber die Blitzlampen-Pumpmethode weist einen breiten Spektralbereich, eine geringe Überlappung mit dem Absorptionsspektrum des Laserverstärkungsmediums und eine große Wärmebelastung auf, was zu … geringe photoelektrische Umwandlungseffizienz. Daher wird heute das LD-Pumpen (Laserdioden-Pumpen) eingesetzt, um einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Leistung und eine lange Lebensdauer des Lasers zu erreichen. Nd:YAG-Laser können zur Behandlung von Hämangiomen und zur Hemmung des Tumorwachstums eingesetzt werden. Dieser Laser führt jedoch zu einer nicht selektiven thermischen Schädigung des Gewebes. Während die Blutgefäße des Tumors koaguliert werden, schädigt die überschüssige Energie auch das umgebende normale Gewebe, und es ist wahrscheinlich, dass nach der Operation Narben zurückbleiben. Daher werden Nd:YAG-Laser überwiegend in der Chirurgie, Gynäkologie und HNO eingesetzt, seltener jedoch in der Dermatologie.
4.Yb:YAG-Laser
Yb:YAG, YAG ist mit Ytterbium (Yb) dotiert, das Licht mit einer Wellenlänge von 1030 nm abgeben kann. Die Pumpwellenlänge von Yb:YAG beträgt 941 nm, was sehr nahe an der Ausgangswellenlänge liegt, und kann eine Pumpquanteneffizienz von 91,4 % erreichen. Die von der Pumpe erzeugte Wärme wird auf weniger als 10 % reduziert (der größte Teil der Eingangsenergie wird in die Energie des Ausgangslasers umgewandelt, und ein kleiner Teil wird in Wärme umgewandelt, was bedeutet, dass die Umwandlungseffizienz sehr hoch ist), nämlich 25 % bis 30 % Nd:YAG. Yb:YAG hat sich zu einem der auffälligsten Feststofflasermedien entwickelt. LD-gepumpte Hochleistungs-Yb:YAG-Feststofflaser haben sich zu einem neuen Forschungsschwerpunkt entwickelt und gelten als wichtige Richtung für die Entwicklung hocheffizienter und leistungsstarker Festkörperlaser.

Zusätzlich zu den beiden oben genannten Typen kann YAG auch mit Holmium (Ho), Erbium (Er) usw. dotiert werden. Ho:YAG kann 2097-nm- und 2091-nm-Laser erzeugen, die für das menschliche Auge ungefährlich sind und sich hauptsächlich für die optische Kommunikation, Radar usw. eignen medizinische Anwendungen. Er:YAG gibt 2,9 μm Licht ab, und der menschliche Körper hat eine hohe Absorptionsrate für diese Wellenlänge, sodass es ein großes Anwendungspotenzial in der Laserchirurgie und Gefäßchirurgie hat.

Gaslasersind Laser, die Gas als Verstärkungsmedium verwenden und im Allgemeinen Gasentladungen pumpen (ähnlich wie Festkörperlaser, daher werde ich nicht näher darauf eingehen). Zu den Gasarten gehören atomare Gase (Helium-Neon-Laser, Edelgas-Ionenlaser, Metalldampflaser), molekulare Gase (Stickstofflaser, Kohlendioxidlaser), Excimergase und spezielle Gaslaser, die durch chemische Reaktionen Pumpenergie liefern.

1. He-Ne-Laser
HeNe-Laser (HeNe) verwenden als Verstärkungsmedium ein Mischgas aus mehr als 75 % He und weniger als 15 % Ne. Abhängig von der Arbeitsumgebung kann es grünes (543,5 nm), gelbes (594,1 nm), orangefarbenes (612,0nm), rotes (632,8 nm) und drei Nahinfrarotlicht (1152 nm, 1523 nm und 3391 nm) aussenden ), wobei rotes Licht (632,8 nm) am häufigsten verwendet wird. Die Strahlleistung des HeNe-Lasers ist gaußverteilt und die Strahlqualität ist sehr stabil. Obwohl die Leistung nicht hoch ist, weist es im Bereich der Präzisionsmessung eine gute Leistung auf.

2. Inertgaslaser
Übliche Edelgaslaser sind Argonionen (Ar+) und Kryptonionen (Kr+). Seine Energieumwandlungsrate kann bis zu 0,6 % erreichen und er kann 30-50W Leistung kontinuierlich und stabil über einen langen Zeitraum ausgeben, mit einer Lebensdauer von mehr als 1000 Stunden. Es wird hauptsächlich in Forschungsbereichen wie Laseranzeige, Raman-Spektroskopie, Holographie, nichtlinearer Optik sowie medizinischer Diagnose, Druckfarbseparation, Messtechnik, Materialverarbeitung und Informationsverarbeitung eingesetzt.

3. Metalldampflaser
Metalldampflaser nehmen als Beispiel Kupferdampf. Kupferdampflaser geben hauptsächlich grünes Licht (510,5 nm) und gelbes Licht (578,2 nm) ab, die eine durchschnittliche Leistung von 100 W und eine Spitzenleistung von 100 kW erreichen können. Sein Hauptanwendungsgebiet ist die Pumpquelle von Farbstofflasern. Darüber hinaus kann es auch für Hochgeschwindigkeits-Blitzfotografie, Großbildprojektionsfernseher und Materialbearbeitung verwendet werden.

4. Stickstoffmolekularer Laser
Stickstoffmolekularlaser verwenden Stickstoff als Verstärkungsmedium und können ultraviolettes Licht von 337,1 nm, 357,7 nm und 315,9 nm mit einer Spitzenleistung von bis zu 45 kW emittieren. Es kann als Pumplichtquelle für organische Farbstofflaser verwendet werden und wird auch häufig in der Lasertrennung von Isotopen, der Fluoreszenzdiagnose, der Ultrahochgeschwindigkeitsfotografie, der Erkennung von Umweltverschmutzung, der medizinischen Versorgung, der landwirtschaftlichen Zucht und anderen Aspekten eingesetzt. Da es aufgrund seiner kurzen Wellenlänge einfacher zu fokussieren ist, um einen kleinen Punkt zu erhalten, kann es auch für die Bearbeitung von Bauteilen im Submikrometerbereich verwendet werden.

5. Kohlendioxidlaser
Das in Kohlendioxidlasern verwendete Verstärkungsmedium ist Kohlendioxid, gemischt mit Helium und Stickstoff, das Ferninfrarotlicht mit zentrierten Wellenlängen von 9,6 μm und 10,6 μm ausgeben kann. Die Energieumwandlungsrate von Kohlendioxidlasern ist hoch und die Ausgangsleistung kann zwischen einigen Watt und mehreren Zehntausend Watt liegen. In Verbindung mit der extrem hohen Strahlqualität werden Kohlendioxidlaser häufig in der Materialbearbeitung, der wissenschaftlichen Forschung, der Landesverteidigung und der Medizin eingesetzt.

6. Excimeresind instabile Moleküle. Wenn eine Mischung verschiedener Edelgase und Halogengase in den Resonanzhohlraum gefüllt wird, werden Laser unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt. Zur Anregung werden üblicherweise relativistische Elektronenstrahlen (Energie größer als 200 Kiloelektronenvolt) oder transversale schnelle Impulsentladungen verwendet. Wenn die instabilen Molekülbindungen der angeregten Excimere aufbrechen und in Grundzustandsatome dissoziieren, wird die Energie des angeregten Zustands in Form von Laserstrahlung freigesetzt. Es wird häufig in den Bereichen Medizin, optische Kommunikation, Halbleiterdisplays, Fernerkundung, Laserwaffen und anderen Bereichen eingesetzt.

Chemische Lasersind eine besondere Art von Gaslasern, also Laser, die die bei chemischen Reaktionen freigesetzte Energie nutzen, um eine Populationsinversion zu erreichen. Die meisten dieser Laser arbeiten im molekularen Übergangsmodus mit einem typischen Wellenlängenbereich vom nahen Infrarot bis zum mittleren Infrarot. Die wichtigsten Geräte sind Fluorwasserstoff (HF) und Deuteriumfluorid (DF). Ersteres kann mehr als 15 Spektrallinien zwischen 2,6 und 3,3 Mikrometer ausgeben; Letzteres hat etwa 25 Spektrallinien zwischen 3,5 und 4,2 Mikrometer. Beide Geräte können derzeit eine Leistung von mehreren Megawatt erreichen. Aufgrund ihrer enormen Energie werden sie vor allem in der Nukleartechnik und im Militär eingesetzt.

Farbstofflasersind Laser, die organische Farbstoffe als Lasermedium verwenden, meist eine flüssige Lösung. Im Vergleich zu gasförmigen und festen Lasermedien können Farbstofflaser grundsätzlich in einem größeren Wellenlängenbereich eingesetzt werden. Aufgrund ihrer großen Bandbreite eignen sie sich besonders für abstimmbare Laser und gepulste Laser. Aufgrund ihrer kurzen Mediumslebensdauer und begrenzten Ausgangsleistung wurden sie jedoch grundsätzlich durch wellenlängenabstimmbare Feststofflaser wie Titan-Saphir-Laser ersetzt.

Halbleiterlasersind Laser, die Halbleitermaterialien als Arbeitsmaterialien verwenden. Zu den Anregungsmethoden gehören elektrische Injektion, Elektronenstrahlanregung und optisches Pumpen. Sie sind klein, günstig im Preis, haben einen hohen Wirkungsgrad, eine lange Lebensdauer und einen geringen Stromverbrauch. Sie können in den Bereichen elektronische Information, Laserdruck, Laserstifte, optische Kommunikation, Laserfernseher, kleine Laserprojektoren, elektronische Information, integrierte Optik und anderen Bereichen eingesetzt werden. Sie sind der praktischste und wichtigste Lasertyp.

Faserlaserbezieht sich auf einen Laser, der mit seltenen Erden dotierte Glasfaser als Verstärkungsmedium verwendet. Es verfügt über ein breites Anwendungsspektrum, darunter Laserfaserkommunikation, Laser-Raumfernkommunikation, industrieller Schiffbau, Automobilbau, Lasergravur, Lasermarkierung, Laserschneiden, Druckwalzenherstellung, Bohren/Schneiden/Schweißen von Metallen und Nichtmetallen ( Messingschweißen, Abschrecken, Plattieren und Tiefschweißen), militärische Verteidigungssicherheit, medizinische Ausrüstung und Instrumente, große Infrastruktur, als Pumpquelle für andere Laser usw.

Freie Elektronenlaserist eine neue Art von kohärenter Hochleistungsstrahlungsquelle, die sich von herkömmlichen Lasern unterscheidet. Es benötigt kein Gas, keine Flüssigkeit oder keinen Feststoff als Arbeitsmaterial, sondern wandelt die kinetische Energie eines hochenergetischen Elektronenstrahls direkt in kohärente Strahlungsenergie um. Daher kann man auch davon ausgehen, dass das Arbeitsmaterial des Freie-Elektronen-Lasers freie Elektronen sind. Es verfügt über eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe Leistung, hohe Effizienz, weitreichende Abstimmung der Wellenlänge und Zeitstruktur ultrakurzer Impulse. Abgesehen davon kann kein anderer Laser diese Eigenschaften gleichzeitig aufweisen. Es hat vielversprechende Perspektiven in den Bereichen physikalische Forschung, Laserwaffen, Laserfusion, Photochemie, optische Kommunikation usw.

JTBYShieldist ein Unternehmen, das sich auf die Forschung und Entwicklung sowie die Produktion hochwertiger Laser konzentriert und sich dazu verpflichtet, seinen Kunden professionelle Laserlösungen anzubieten, um den Anforderungen verschiedener Branchen an Präzision und Effizienz gerecht zu werden. Wenn Sie Laserprodukte benötigen, nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf!

1. Diversifizierte Produktlinien
JTBYShield bietet eine Vielzahl von Lasern an, darunter unter anderem Festkörperlaser, Faserlaser, CO2-Laser und Halbleiterlaser usw., um den Anforderungen verschiedener Kunden gerecht zu werden.
Jeder Laser wird einer strengen Qualitätskontrolle und Leistungsprüfung unterzogen, um seine Stabilität und Zuverlässigkeit in verschiedenen Anwendungsumgebungen sicherzustellen.
2. Hochwertige Produkte
Durch den Einsatz modernster Fertigungstechnik und hochwertiger Materialien wird eine hervorragende Strahlqualität und lange Lebensdauer des Lasers gewährleistet.
Alle Produkte entsprechen internationalen Standards und haben die Zertifizierung des Qualitätsmanagementsystems ISO9001 bestanden.
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Mit einem professionellen Kundendienstteam kann schnell auf die Wartungs- und Reparaturbedürfnisse der Kunden reagiert werden, um den normalen Betrieb der Geräte sicherzustellen.
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Die Produkte werden häufig in der industriellen Verarbeitung, der medizinischen Schönheitspflege, der wissenschaftlichen Forschung und Bildung, der militärischen Verteidigung und anderen Bereichen eingesetzt.
Insbesondere in den Bereichen Präzisionsfertigung und High-Tech-Forschung haben die Laser von JTBYShield aufgrund ihrer hervorragenden Leistung und Stabilität große Anerkennung gefunden.

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