Welche Arten von Lasern gibt es? (Teil 2)

Am meistenLaser bestehen aus drei Teilen: einem Anregungssystem, einem Lasermedium und einem optischen Resonator. Ein Anregungssystem ist ein Gerät, das Lichtenergie, elektrische Energie oder chemische Energie erzeugt, beispielsweise eine Laserstromversorgung. Als Anregungsmittel kommen derzeit vor allem Beleuchtung, Elektrizität oder chemische Reaktionen zum Einsatz. Lasermedien sind Stoffe, die Laser erzeugen können, wie Rubine, Neodymglas, Neongas, Halbleiter, organische Farbstoffe usw.⑧⑨

3. Klassifiziert nach Betriebsart(Fortsetzung mit Teil 1)

⑤ modengekoppelter Laser, hierbei handelt es sich um einen speziellen Lasertyp mit modengekoppelter Technologie, dessen Arbeitseigenschaften durch die Phasenbeziehung zwischen den verschiedenen Longitudinalmoden im Resonator bestimmt werden, also eine Reihe ultrakurzer Laserimpulse (Pulsbreite 10 Eine Sequenz von ca. 10 Sekunden kann in gleichen Zeitabständen erhalten werden, wenn die spezielle schnelle optische Schalttechnologie weiter verwendet wird. Aus der oben genannten Impulsfolge kann auch ein einzelner ultrakurzer Laserimpuls ausgewählt werden (siehe Laser-Modenkopplungstechnik).

⑥Singlemode- und frequenzstabilisierter Laser, Singlemode-Laser bezieht sich auf die Verwendung einer bestimmten modenbegrenzten Technologie in einem einzelnen Transversalmodus oder einzelnen Longitudinalmodus-Betriebszustand des Lasers, frequenzstabilisierter Laser bezieht sich auf die Verwendung bestimmter automatischer Steuerungsmaßnahmen Um die Wellenlänge oder Frequenz des Laserausgangs in einem bestimmten Präzisionsbereich spezieller Lasergeräte stabil zu machen, kann es in einigen Fällen auch zu einem speziellen Lasergerät mit Single-Mode-Betrieb und automatischer Frequenzstabilitätskontrolle gemacht werden (siehe Laserfrequenzstabilisierungstechnologie). ).

⑦Bei abstimmbaren Lasern ist die Ausgangswellenlänge des Lasers unter normalen Umständen fest, aber nach dem Einsatz spezieller Abstimmtechnologie kann die Ausgangslaserwellenlänge einiger Laser innerhalb eines bestimmten Bereichs kontinuierlich und kontrollierbar geändert werden, was als Laserklasse bezeichnet wird abstimmbare Laser (siehe Laser-Tuning-Technologie).

4. Entsprechend den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen des Ausgangslasers können verschiedene Lasertypen in die folgenden Typen unterteilt werden.

①Bei Lasern im fernen Infrarot liegt der Ausgangswellenlängenbereich zwischen 25 und 1000 Mikrometern, und die Laserleistung einiger molekularer Gaslaser und Freie-Elektronen-Laser fällt in diesen Bereich.

②Mittelinfrarotlaser bezieht sich auf ein Lasergerät, dessen Ausgangslaserwellenlänge im mittleren Infrarotbereich (2,5 bis 25 Mikrometer) liegt, dargestellt durch CO-Molekulargaslaser (10,6 Mikrometer) und CO-Molekulargaslaser (5 bis 6 Mikrometer).

③Nahinfrarotlaser beziehen sich auf Lasergeräte, deren Ausgangslaserwellenlänge im nahen Infrarotbereich liegt (0,75 ~ 2,5 Mikrometer), repräsentiert durch Neodym-dotierte Festkörperlaser (1.06 Mikrometer), CaAs-Halbleiterdiodenlaser (ca. 0,8 Mikrometer) und einige Gaslaser.

④ Sichtbarer Laser bezieht sich auf eine Klasse von Lasergeräten, deren Ausgangslaserwellenlänge im sichtbaren Spektralbereich liegt (4000 ~ 7000 Angström oder 0,4 ~ 0,7 Mikrometer). Sie werden durch Rubinlaser (6943 Angström), He-Ne-Laser (6328 Angström), Argon-Ionenlaser (4880 Angström, 5145 Angström), Krypton-Ionenlaser (4762 Angström, 5208 Angström, 5682 Angström, 6471 Angström) und einige repräsentiert abstimmbare Farbstofflaser.

⑤Der Wellenlängenbereich des Ausgangslasers liegt im nahen ultravioletten Spektralbereich (2000–4000 Angström), dargestellt durch Stickstoff-Molekularlaser (3371 Angström), Xenonfluorid (XeF)-Excimerlaser (3511 Angström, 3531 Angström) und Kryptonfluorid (KrF)-Excimerlaser (2490 Angström) und einige abstimmbare Farbstofflaser

⑥Vakuum-Ultraviolettlaser, dessen Ausgangslaserwellenlängenbereich im Vakuum-Ultraviolett-Spektralbereich (50 bis 2000 Angström) liegt, wird durch (H) Molekularlaser (1644 bis 1098 Angström) und Xenon (Xe) Excimer-Laser (1730 Angström) dargestellt.

⑦Röntgenlaser bezieht sich auf die Ausgangswellenlänge im Röntgenspektrumbereich (0.01 ~ 50 Angström). Das Lasersystem für weiche Röntgenstrahlen wurde erfolgreich entwickelt, befindet sich jedoch noch in der Erforschungsphase.

5. Laser-Funktionsprinzip:

Abgesehen vom Freie-Elektronen-Laser ist das grundlegende Funktionsprinzip aller Arten von Lasern das gleiche. Die unabdingbare Voraussetzung für die Lasererzeugung ist die Umkehrung der Teilchenzahl und die Verstärkung gegenüber dem Verlust, sodass die Anregung die unverzichtbare Komponente des Geräts ist (oder Pump-)Quelle, mit metastabilen Energieniveaus des Arbeitsmediums zwei Teile. Unter Anregung versteht man die Anregung des Arbeitsmediums in den angeregten Zustand nach Absorption von Fremdenergie, wodurch Bedingungen für die Verwirklichung und Aufrechterhaltung der Umkehrung der Teilchenzahl geschaffen werden. Es gibt optische Anreize, elektrische Anreize, chemische Anreize und nukleare Anreize usw. Das Arbeitsmedium weist ein metastabiles Energieniveau auf, so dass die angeregte Strahlung dominiert und somit eine Lichtverstärkung erreicht wird. Eine übliche Komponente eines Lasers ist ein Resonator, aber der Resonator (siehe optischer Resonator) ist keine wesentliche Komponente, und der Resonator kann dafür sorgen, dass die Photonen im Hohlraum eine konsistente Frequenz, Phase und Betriebsrichtung haben, sodass der Laser hat eine gute Richtwirkung und Kohärenz. Darüber hinaus kann die Länge der Arbeitssubstanz deutlich verkürzt werden, und durch Ändern der Länge des Resonators (d. h. Modenauswahl) kann auch der Modus des erzeugten Lasers angepasst werden, sodass der allgemeine Laser über einen Resonator verfügt.

6. Lasern Sie drei Komponenten

① Arbeitsmaterial Dies ist der Kern des Lasers. Als Arbeitsmaterial des Lasers kann nur das Material verwendet werden, das den Energieniveauübergang erreichen kann. Gegenwärtig gibt es verschiedene Arten von laserbearbeitenden Substanzen, und die Laserwellenlänge reicht von Röntgen- bis Infrarotlicht. Beispielsweise werden in einem Ammoniaklaser die beiden Energieniveaus des Atmosphärenatoms mit Hilfe von Ammoniakatomen umgekehrt.

② Anregungsenergie (Licht) Seine Aufgabe besteht darin, der Arbeitssubstanz Energie zu verleihen, d. h. die externe Energie des Atoms, die von einem niedrigen auf ein hohes Niveau angeregt wird. Die Methode zur Realisierung der Besetzungsinversion durch Bestrahlung der Arbeitssubstanz mit starkem Licht wird als optische Pumpmethode bezeichnet. Rubinlaser verwenden beispielsweise leistungsstarke Taschenlampen, um Rubine (Arbeitssubstanzen) zu bestrahlen, um eine Umkehrung der Partikelpopulation zu erreichen, wodurch die Bedingungen für die Lasererzeugung geschaffen werden. Normalerweise kann es Lichtenergie, Wärmeenergie, elektrische Energie, chemische Energie usw. sein.

③ Optischer Resonator Dies ist ein wichtiger Teil des Lasers. Seine Aufgabe besteht darin, die angeregte Strahlung des Arbeitsmaterials kontinuierlich zu machen, und die zweite besteht darin, das Photon kontinuierlich zu beschleunigen. Die dritte besteht darin, die Richtung der Laserausgabe zu begrenzen.

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