تكنولوجيا الليزر جaلي في حياة الناس&# 39 ؛ من جميع الجوانب ، ولكن هناك العديد من أنواع أشعة الليزر ، مع أطوال موجية مختلفة وخصائص مختلفة ، لذلك تختلف مجالات التطبيق. أعتقد أن معظم الناس يعانون من صداع بسيط في مواجهة أنواع الليزر المعقدة. لذلك ، تلخص هذه المقالة الأنواع المختلفة من أشعة الليزر وتشرح الخصائص والتطبيقات العملية لكل نوع من أنواع الليزر واحدًا تلو الآخر.
وفقًا لوسائل العمل المختلفة ، تنقسم أشعة الليزر إلى ليزرات صلبة ، ليزر غاز ، ليزر صبغ ، ليزر أشباه الموصلات ، ليزر ألياف ، ليزر إلكتروني حر. من بينها ، هناك العديد من الأنواع المقسمة إلى ليزر الحالة الصلبة وليزر الغاز. باستثناء الليزر الإلكتروني المجاني ، فإن مبادئ العمل الأساسية لجميع أنواع الليزر هي نفسها ، بما في ذلك مصدر المضخة والمرنان البصري وكسب الوسط.
في أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة ، يُستخدم الضوء بشكل عام كمصدر للمضخة ، وتسمى بلورات أو نظارات قادرة على توليد ضوء الليزر بمواد تعمل بالليزر. تتكون مادة عمل الليزر من مصفوفة وأيون منشط. توفر مادة المصفوفة وجودًا مناسبًا وبيئة عمل لتنشيط أيون التنشيط ، وتكتمل عملية توليد الليزر بواسطة أيون التنشيط. أيونات التنشيط الشائعة الاستخدام هي بشكل أساسي أيونات المعادن الانتقالية ، مثل الكروم والماس والنيكل وأيونات المعادن الأرضية النادرة ، مثل أيونات النيوديميوم. يعمل عاكس مغطى بفيلم عازل على السطح بمثابة عدسة تجويف رنين ، أحدها عبارة عن مرآة كاملة والآخر نصف مرآة. عند استخدام أيونات تنشيط مختلفة ، ومواد مصفوفة مختلفة وأطوال موجية مختلفة من الضوء للإثارة ، سيتم إصدار مجموعة متنوعة من الأطوال الموجية المختلفة لضوء الليزر. أنواع مختلفة من ليزر الحالة الصلبة وتطبيقاتها.
روبي ليزر
الطول الموجي الليزر الناتج هو 694. {{1}} نانومتر ، ومعدل التحويل الكهروضوئي منخفض ، فقط 0. 1٪. ومع ذلك ، فإن عمر الفلورة الطويل يؤدي إلى تخزين الطاقة ، ويمكنه إنتاج طاقة نبض ذروة عالية. الليزر الذي يولد بواسطة قضيب من الياقوت بسماكة قلب القلم والأصابع الطويلة يمكن بسهولة اختراق الصفيحة الحديدية. قبل ظهور ليزرات YAG الأكثر كفاءة ، كانت أشعة الليزر الياقوتي تستخدم على نطاق واسع في القطع والحفر بالليزر. بالإضافة إلى ذلك ، 694 يتم امتصاص ضوء الميلامين بسهولة بواسطة الميلانين ، لذلك يستخدم ليزر الياقوت أيضًا لعلاج الآفات المصطبغة (بقع الجلد على الجلد).
ليزر الياقوت التيتانيوم
نظرًا لخصائصه البلورية ، فإن له نطاقًا واسعًا قابلاً للضبط (أي نطاق الطول الموجي) ، ويمكنه إخراج الضوء بطول موجة 660 nm-1200nm وفقًا للاحتياجات. إلى جانب نضج تقنية مضاعفة التردد (التي يمكن أن تضاعف تردد الضوء ، أي خفض طول الموجة إلى النصف) ، يمكن توسيع نطاق الطول الموجي إلى 330 nm-600nm. تستخدم ليزر الياقوت التيتانيوم في مطياف الفيمتو ثانية ، وبحوث البصريات غير الخطية ، وتوليد الضوء الأبيض ، وتوليد موجات تيراهيرتز ، وما إلى ذلك ، ولها تطبيقات في الجمال الطبي.
YAG
هو اختصار عقيق الألومنيوم الإيتريوم. هذه المادة هي حاليًا مصفوفة بلورات الليزر الممتازة ذات الخصائص الشاملة. يمكنه إخراج 1064 نانومتر من الضوء بعد استخدام المنشطات باستخدام النيوديميوم (Nd) ، ويمكن أن تصل أقصى قوة خرج مستمر إلى 1000 w. في الأيام الأولى ، تم استخدام وميض غاز خامل كمصدر ضخ لليزر. ومع ذلك ، فإن طريقة مضخة الفلاش لها نطاق طيف واسع ، ومصادفة ضعيفة مع طيف الامتصاص لوسط كسب الليزر ، وحمل حراري كبير ، مما يؤدي إلى انخفاض معدل التحويل الكهروضوئي. لذلك ، يمكن أن يحقق استخدام مضخات LD (الصمام الثنائي الليزري) كفاءة عالية وقدرة عالية وعمرًا طويلًا لليزر. Nd: يمكن استخدام ليزر YAG في علاج الأورام الوعائية لتثبيط نمو الورم. ومع ذلك ، فإن الضرر الحراري لهذا الليزر على الأنسجة غير انتقائي. أثناء تخثر الأوعية الدموية للورم ، فإن الطاقة الزائدة ستلحق الضرر بالأنسجة الطبيعية المحيطة بها ، تاركة ندوبًا بعد الجراحة. لذلك ، تُستخدم ليزر Nd: YAG في الغالب في الجراحة وأمراض النساء وميزات الوجه ، وأقل في أمراض الجلد.
Yb: YAG ، مخدر بـ Yb (Yb) في YAG ، يمكنه إخراج 1030 نانومتر من الضوء. Yb: الطول الموجي لمضخة YAG&# 39 ؛ 941 نانومتر ، وهو قريب جدًا من الطول الموجي للإخراج ، والذي يمكن أن يحقق كفاءة كمومية للمضخة 91. 4 ٪ ، ويتم كبت الحرارة الناتجة عن المضخة في حدود 10٪ (يتم تحويل معظم طاقة الإدخال إلى خرج يصبح جزء صغير من طاقة الليزر حرارة ، مما يعني أن كفاءة التحويل عالية جدًا) ، وهو 25٪ إلى 30٪ من Nd: YAG. Yb: أصبحت YAG واحدة من أكثر وسائط الليزر الصلبة ملحوظة. Yb عالي الطاقة الذي يتم ضخه بواسطة LD: أصبحت أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة YAG نقطة بحثية جديدة وتعتبر اتجاهًا رئيسيًا لتطوير ليزرات الحالة الصلبة عالية الكفاءة والقدرة العالية.
بالإضافة إلى النوعين المذكورين أعلاه ، يمكن أيضًا خلط YAG مع الإربيوم (Ho) والإربيوم (Er) وما شابه. Ho: يمكن لـ YAG إنتاج 2097 نانومتر و 2091 نانومتر ليزر آمن للعيون البشرية. وهي مناسبة بشكل أساسي للاتصالات البصرية والرادار والتطبيقات الطبية. Er: YAG يخرج 2. 9 μm ضوء. يتمتع جسم الإنسان بمعدل امتصاص مرتفع عند هذا الطول الموجي ، ولديه إمكانات تطبيق كبيرة لجراحة الليزر وجراحة الأوعية الدموية.
ليزر صبغ
ليزر يستخدم صبغة عضوية كوسيط ليزر ، وعادة ما يكون محلول سائل. مقارنة بوسائط الليزر الغازي والصلب ، يمكن استخدام ليزر الصبغ غالبًا على مدى أوسع من الأطوال الموجية. عرض النطاق العريض يجعلها مناسبة بشكل خاص لأجهزة الليزر القابلة للضبط والنبض. ومع ذلك ، نظرًا لعمرها المتوسط القصير وقوة إنتاجها المحدودة ، فقد تم استبدالها بشكل أساسي بليزر الحالة الصلبة بطول موجة قابل للضبط مثل الياقوت التيتانيوم.
Sالليزر emiconductor
إنه ليزر يستخدم مادة أشباه الموصلات كمادة عمل. هناك ثلاثة أنواع من طرق الإثارة: الحقن الكهربائي وإثارة الشعاع الإلكتروني والضخ البصري. حجم صغير ، سعر منخفض ، كفاءة عالية ، عمر خدمة طويل ، استهلاك منخفض للطاقة ، يمكن استخدامها في مجالات المعلومات الإلكترونية ، الطباعة بالليزر ، مؤشر الليزر ، الاتصالات البصرية ، تلفزيون الليزر ، جهاز عرض ليزر صغير ، المعلومات الإلكترونية ، البصريات المتكاملة نوع مهم من الليزر.
ليزر الألياف الضوئية
يشير إلى الليزر باستخدام الألياف الزجاجية النادرة المشبعة بعناصر الأرض كوسيط كسب ، والذي يحتوي على مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك اتصالات ألياف الليزر ، والاتصالات عن بعد بالليزر ، وبناء السفن الصناعية ، وتصنيع السيارات ، والحفر بالليزر ، ووضع العلامات بالليزر ، والقطع بالليزر ، لفات الطباعة ، حفر / قطع / لحام المعادن (اللحام ، التبريد ، الكسوة واللحام العميق) ، أمن الدفاع العسكري ، المعدات والمعدات الطبية ، البنية التحتية واسعة النطاق ، كمصدر ضخ لأجهزة الليزر الأخرى ، إلخ.
ليزر إلكترون حر
إنه نوع جديد من مصدر الإشعاع المتماسك عالي الطاقة الذي يختلف عن الليزر التقليدي. لا يتطلب غازًا أو سائلًا أو صلبًا كمواد عمل ، ولكنه يحول مباشرة الطاقة الحركية لشعاع الإلكترون عالي الطاقة إلى طاقة مشعة متماسكة. لذلك ، يمكن أيضًا اعتبار مادة عمل ليزر الإلكترون الحر إلكترونًا حرًا. لديها سلسلة من الخصائص الممتازة مثل الطاقة العالية ، والكفاءة العالية ، وضبط أطوال الموجة واسعة النطاق ، والبنية الزمنية للنبضات فائقة القصر. بصرف النظر عن ذلك ، لا يمكن لأي ليزر أن يكون له هذه الخصائص في نفس الوقت. لديها آفاق واعدة للغاية في أبحاث الفيزياء وأسلحة الليزر ودمج الليزر والكيمياء الضوئية والاتصالات البصرية.