Grundsätze und Arten vonLaser
Was ist Laser?
LASER (Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung); Um eine bessere Vorstellung zu bekommen, schauen Sie sich das Bild unten an:
Ein Atom auf einem höheren Energieniveau wechselt spontan auf ein niedrigeres Energieniveau und sendet ein Photon aus. Dieser Vorgang wird als spontane Strahlung bezeichnet.
Populär kann man es so verstehen: Ein Ball befindet sich am Boden in seiner geeignetsten Position. Wenn der Ball durch eine äußere Kraft in die Luft gestoßen wird (Pumpen genannt), fällt der Ball in dem Moment, in dem die äußere Kraft verschwindet, aus großer Höhe und setzt eine bestimmte Energiemenge frei. Wenn es sich bei dem Ball um ein bestimmtes Atom handelt, dann emittiert dieses Atom während des Übergangs ein Photon einer bestimmten Wellenlänge.
Klassifizierung von Lasern
Die Menschen beherrschen das Prinzip der Lasererzeugung und haben mit der Entwicklung unterschiedlicher Laserformen begonnen. Je nach dem zu bearbeitenden Material lassen sich Gaslaser, Festkörperlaser, Halbleiterlaser usw. unterscheiden.
1. Gaslaserklassifizierung: Atom, Molekül, Ion;
Der Arbeitsstoff des Gaslasers ist Gas oder Metalldampf, der sich durch einen breiten Wellenlängenbereich der Laserleistung auszeichnet. Am gebräuchlichsten ist ein CO₂-Laser, bei dem CO₂ als Arbeitsstoff verwendet wird, um durch Anregung einer elektrischen Entladung einen Infrarotlaser von 10,6 µm zu erzeugen.
Da der Gaslaser mit Gas arbeitet, seine Gesamtstruktur zu groß und seine Ausgangswellenlänge zu lang ist, ist die Materialbearbeitungsleistung unzureichend. Daher verschwanden Gaslaser bald vom Markt und wurden nur noch in bestimmten Bereichen eingesetzt, beispielsweise zur Lasermarkierung bestimmter Kunststoffteile.
2, FestkörperlaserKlassifizierung: Rubin, Nd:YAG usw.;
Das Arbeitsmaterial des Festkörperlasers ist Rubin, Neodymglas, Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) usw., wobei es sich um eine kleine Menge an Ionen handelt, die gleichmäßig in den Kristall oder das Glas des Materials als Matrix eingearbeitet sind und als aktive Ionen bezeichnet werden.
Ein Festkörperlaser besteht aus einem Arbeitsmedium, einem Pumpsystem, einem Resonator sowie einem Kühl- und Filtersystem. Das schwarze Quadrat in der Mitte des folgenden Bildes stellt einen Laserkristall dar, der wie helles, transparentes Glas aussieht und aus einem mit Seltenen Erden dotierten transparenten Kristall besteht. Die besondere Struktur der Seltenen Erdenatome führt bei Beleuchtung durch eine Lichtquelle zu einer Umkehrung der Teilchenpopulation (man stelle sich vor, viele Kugeln auf der Erde werden in die Luft geschleudert) und emittiert beim Übergang der Teilchen Photonen. Bei ausreichender Photonenzahl entsteht ein Laser. Um die Aussendung des emittierten Lasers in eine Richtung zu gewährleisten, gibt es einen Vollspiegel (linke Linse) und einen halbreflektierenden Ausgangsspiegel (rechte Linse). Durch ein bestimmtes optisches Design wird beim Austritt des Lasers Laserenergie erzeugt.
3, Halbleiterlaser
Halbleiterlaser lassen sich einfach als Fotodioden verstehen. Die Diode verfügt über einen PN-Übergang. Bei einem bestimmten Stromfluss wird im Halbleiter ein elektronischer Übergang gebildet, der Photonen freisetzt und einen Laser erzeugt. Bei geringer Laserenergie kann das Halbleiterbauelement mit geringer Leistung als Pumpquelle (Anregungsquelle) desFaserlaser, so entsteht der Faserlaser. Erhöht man die Leistung des Halbleiterlasers weiter, sodass er direkt zur Bearbeitung von Materialien verwendet werden kann, wird er zum direkten Halbleiterlaser. Derzeit erreichen direkte Halbleiterlaser auf dem Markt die 10.000-Watt-Marke.
Neben den oben genannten Lasern wurden auch Flüssigkeitslaser, auch Brennstofflaser genannt, erfunden. Flüssigkeitslaser sind in Bezug auf Volumen und Arbeitssubstanz komplexer als Feststoffe und werden selten eingesetzt.
Veröffentlichungszeit: 15. April 2024