Nguyên lý và các loại laser

Nguyên tắc và các loạitia laze
Laser là gì?
LASER(Khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ kích thích); Để hình dung rõ hơn, hãy xem hình ảnh bên dưới:

Một nguyên tử ở mức năng lượng cao hơn sẽ tự động chuyển sang mức năng lượng thấp hơn và phát ra photon, một quá trình gọi là bức xạ tự phát.
Phổ biến có thể hiểu là: một quả bóng nằm trên mặt đất là vị trí thích hợp nhất của nó, khi quả bóng bị ngoại lực đẩy lên không trung (gọi là lực bơm), thời điểm ngoại lực biến mất, quả bóng rơi từ trên cao xuống và giải phóng. một lượng năng lượng nhất định. Nếu quả bóng là một nguyên tử cụ thể thì nguyên tử đó sẽ phát ra một photon có bước sóng cụ thể trong quá trình chuyển đổi.

Phân loại tia laser
Người ta đã nắm vững nguyên lý tạo ra tia laser, bắt đầu phát triển các dạng laser khác nhau, nếu theo vật liệu gia công laser để phân loại, có thể chia thành laser khí, laser rắn, laser bán dẫn, v.v.
1, phân loại laser khí: nguyên tử, phân tử, ion;
Chất hoạt động của laser khí là khí hoặc hơi kim loại, được đặc trưng bởi dải bước sóng rộng của đầu ra laser. Phổ biến nhất là laser CO2, trong đó CO2 được sử dụng làm chất hoạt động để tạo ra tia laser hồng ngoại 10,6um bằng cách kích thích phóng điện.
Do chất hoạt động của laser khí là khí nên cấu trúc tổng thể của laser quá lớn và bước sóng đầu ra của laser khí quá dài nên hiệu suất xử lý vật liệu không tốt. Do đó, tia laser khí đã sớm bị loại khỏi thị trường và chỉ được sử dụng ở một số khu vực cụ thể, chẳng hạn như đánh dấu bằng laser trên một số bộ phận bằng nhựa.
2, laser rắnphân loại: ruby, Nd:YAG, v.v.;
Vật liệu hoạt động của laser trạng thái rắn là ruby, thủy tinh neodymium, ngọc hồng lựu Yttrium nhôm (YAG), v.v., là một lượng nhỏ các ion được kết hợp đồng đều trong tinh thể hoặc thủy tinh của vật liệu làm ma trận, được gọi là các ion hoạt động.
Laser trạng thái rắn bao gồm một chất hoạt động, một hệ thống bơm, một bộ cộng hưởng, một hệ thống làm mát và lọc. Hình vuông màu đen ở giữa hình bên dưới là một tinh thể laser, trông giống như một tấm kính trong suốt màu sáng và bao gồm một tinh thể trong suốt pha tạp kim loại đất hiếm. Chính cấu trúc đặc biệt của nguyên tử kim loại đất hiếm tạo nên sự đảo ngược quần thể hạt khi được chiếu sáng bởi một nguồn sáng (hiểu đơn giản là nhiều quả bóng trên mặt đất bị đẩy lên không trung), rồi phát ra photon khi các hạt chuyển tiếp và khi số lượng photon đủ thì hình thành tia laser. Để đảm bảo tia laser phát ra được phát ra theo một hướng, phải có gương đầy đủ (thấu kính bên trái) và gương đầu ra bán phản xạ (thấu kính bên phải). Khi tia laser phát ra và sau đó thông qua một thiết kế quang học nhất định, năng lượng laser sẽ hình thành.

3, laser bán dẫn
Khi nói đến laser bán dẫn, có thể hiểu đơn giản là photodiode, trong diode có một điểm nối PN và khi thêm một dòng điện nhất định vào thì sự chuyển tiếp điện tử trong chất bán dẫn được hình thành để giải phóng các photon, tạo ra tia laser. Khi năng lượng laser do chất bán dẫn giải phóng nhỏ, thiết bị bán dẫn công suất thấp có thể được sử dụng làm nguồn bơm (nguồn kích thích) củatia laser sợi, do đó laser sợi quang được hình thành. Nếu công suất của laser bán dẫn được tăng thêm đến mức có thể được phát trực tiếp để xử lý vật liệu thì nó sẽ trở thành laser bán dẫn trực tiếp. Hiện nay, laser bán dẫn trực tiếp trên thị trường đã đạt tới mức 10.000 watt.

Ngoài một số loại laser trên, người ta còn phát minh ra laser lỏng, còn được gọi là laser nhiên liệu. Laser lỏng phức tạp hơn về thể tích và chất hoạt động so với chất rắn và hiếm khi được sử dụng.