Nguyên lý và các loại laser

Nguyên tắc và các loạitia laze
Laser là gì?
LASER (Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích); Để hiểu 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 một photon, một quá trình gọi là bức xạ tự phát.
Phổ biến có thể hiểu là: một quả bóng trên mặt đất là vị trí thích hợp nhất của nó, khi quả bóng bị lực bên ngoài đẩy lên không trung (gọi là bơm), thời điểm lực bên ngoài biến mất, quả bóng rơi từ độ cao lớn xuống và giải phóng một lượng năng lượng nhất định. Nếu quả bóng là một nguyên tử cụ thể, thì nguyên tử đó phát ra một photon có bước sóng cụ thể trong quá trình chuyển đổi.

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

3, laser bán dẫn
Khi nói đến laser bán dẫn, có thể hiểu đơn giản là một điốt quang, có một tiếp giáp PN trong điốt và khi một dòng điện nhất định được thêm vào, quá trình chuyển đổi điện tử trong chất bán dẫn được hình thành để giải phóng các photon, tạo thành 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) củalaser sợi quang, do đó laser sợi quang được hình thành. Nếu công suất của laser bán dẫn được tăng thêm đến mức có thể trực tiếp đưa ra để xử lý vật liệu, nó sẽ trở thành laser bán dẫn trực tiếp. Hiện tại, laser bán dẫn trực tiếp trên thị trường đã đạt đến mức 10.000 watt.

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