Principes en soorten vanlaser
Wat is laser?
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation); Om een beter idee te krijgen, kijk eens naar de onderstaande afbeelding:
Een atoom met een hoger energieniveau gaat spontaan over naar een lager energieniveau en zendt daarbij een foton uit. Dit proces wordt spontane straling genoemd.
Populair kan worden opgevat als: een bal op de grond is de meest geschikte positie, wanneer de bal door een externe kracht de lucht in wordt geduwd (pompen genoemd), op het moment dat de externe kracht verdwijnt, valt de bal van grote hoogte en komt er een bepaalde hoeveelheid energie vrij. Als de bal een specifiek atoom is, dan zendt dat atoom tijdens de overgang een foton met een specifieke golflengte uit.
Classificatie van lasers
Mensen beheersen het principe van laseropwekking en zijn begonnen met het ontwikkelen van verschillende vormen van lasers. Deze kunnen, afhankelijk van het materiaal waarmee de laser werkt, worden onderverdeeld in gaslasers, vaste lasers, halfgeleiderlasers, enz.
1, gaslaser classificatie: atoom, molecuul, ion;
De werkzame stof van een gaslaser is gas of metaaldamp, die zich kenmerkt door een breed golflengtebereik. De meest voorkomende is een CO₂-laser, waarbij CO₂ als werkzame stof wordt gebruikt om een infraroodlaser van 10,6 μm te genereren door middel van elektrische ontlading.
Omdat de werkzame stof van de gaslaser gas is, de totale structuur van de laser te groot is en de golflengte van de gaslaser te lang, zijn de materiaalverwerkingsprestaties niet optimaal. Daarom verdwenen gaslasers al snel van de markt en werden ze alleen nog gebruikt in specifieke toepassingen, zoals het lasermarkeren van bepaalde kunststofonderdelen.
2, vaste laserclassificatie: robijn, Nd:YAG, enz.;
Het werkmateriaal van de vastestoflaser is robijn, neodymiumglas, yttrium-aluminium-granaat (YAG), enz. Dit zijn kleine hoeveelheden ionen die gelijkmatig zijn opgenomen in het kristal of glas van het materiaal dat de matrix vormt; deze worden actieve ionen genoemd.
De vastestoflaser bestaat uit een werkstof, een pompsysteem, een resonator en een koel- en filtersysteem. Het zwarte vierkant in het midden van de onderstaande afbeelding is een laserkristal, dat eruitziet als lichtgekleurd transparant glas en bestaat uit een transparant kristal gedoteerd met zeldzame aardmetalen. Het is de speciale structuur van het zeldzame aardmetaalatoom dat een inversie van de deeltjespopulatie vormt wanneer het wordt belicht door een lichtbron (begrijp eenvoudigweg dat veel ballen op de grond de lucht in worden geduwd), en vervolgens fotonen uitzendt wanneer de deeltjes overgaan, en wanneer het aantal fotonen voldoende is, ontstaat er een laser. Om ervoor te zorgen dat de uitgezonden laser in één richting wordt uitgezonden, zijn er volledige spiegels (de linkerlens) en semi-reflecterende spiegels (de rechterlens). Wanneer de laser uitzendt, ontstaat er laserenergie via een bepaald optisch ontwerp.
3, halfgeleiderlaser
Halfgeleiderlasers kunnen eenvoudigweg worden opgevat als een fotodiode. Er bevindt zich een PN-overgang in de diode. Wanneer een bepaalde stroom wordt toegevoegd, wordt de elektronische overgang in de halfgeleider gevormd, waardoor fotonen vrijkomen, wat resulteert in een laser. Wanneer de laserenergie die door de halfgeleider wordt vrijgegeven laag is, kan de laagvermogen halfgeleider worden gebruikt als pompbron (excitatiebron) van devezellaser, zo ontstaat de fiberlaser. Als het vermogen van de halfgeleiderlaser verder wordt verhoogd tot het punt dat deze direct kan worden gebruikt voor het bewerken van materialen, wordt het een directe halfgeleiderlaser. Momenteel hebben directe halfgeleiderlasers op de markt een vermogen van 10.000 watt bereikt.
Naast de bovengenoemde lasers zijn er ook vloeistoflasers uitgevonden, ook wel brandstoflasers genoemd. Vloeistoflasers zijn complexer qua volume en werkstof dan vaste stoffen en worden zelden gebruikt.
Plaatsingstijd: 15-04-2024