Что такое лазерная технология? Определение, типы и использование

Применение лазеров простирается настолько далеко, насколько мы можем себе представить. Начиная с промышленных применений, таких как резка, сварка, маркировка, и заканчивая медицинской промышленностью для сканирования, производством прецизионных инструментов, производством предметов роскоши для отделки, тиснения и, наконец, любой отраслью, о которой мы только можем подумать.

что такое лазерная технология и как она создается? Продолжайте читать, чтобы узнать о технологиях, которые меняют отрасли.

Вы когда-нибудь задумывались, как устроены вещи вокруг нас, вещи, которыми мы пользуемся каждый день? Что ж, когда мы сузим глаза, чтобы понять, что это сделано, мы поймем, что большинство из них затронуты работой лазерной системы. Применение лазеров простирается настолько далеко, насколько мы можем себе представить. Начиная с промышленных применений, таких как резка, сварка, маркировка, и заканчивая медицинской промышленностью для сканирования, производством прецизионных инструментов, производством предметов роскоши для отделки, тиснения и, наконец, любой отраслью, о которой мы только можем подумать. Итак, что такое лазерная технология ?

Основы лазерного принципа:

Согласно определению лазера , в нем говорится: «Лазер — это устройство, излучающее свет посредством процесса оптического усиления, основанного на стимулированном излучении электромагнитного излучения». Хотя термин ЛАЗЕР выглядит здравым выражением, на самом деле это аббревиатура от «усиление света за счет стимулированного излучения». Как мы объяснили аббревиатуру лазера , и когда мы оглядываемся сегодня, лазер распространяется в широком спектре приложений, но его появление не за горами. В 1960 году Теодор Х. Мейман, работая в Hughes Research Laboratories, построил первый лазер.

«Хотя термин ЛАЗЕР выглядит здравым выражением, на самом деле это аббревиатура от «усиление света за счет стимулированного излучения».

Лазерная работа:

Типичный лазер состоит из 5 основных компонентов, а именно: среднего усиления, энергии накачки лазера, высокого отражателя, выходного ответвителя и лазерного луча. Усиливающая среда — это материал с тенденцией к усилению света за счет вынужденного излучения. Свет с определенной длиной волны усиливается (увеличивает мощность) при прохождении через усиливающую среду.

В работе лазера активная среда снабжается энергией для усиления света посредством процесса, известного как накачка. Подаваемая энергия находится в форме электрического тока или света с переменной длиной волны. Другой лазер или лампа-вспышка обеспечивают свет накачки.

С момента создания лазера он был широко популярен благодаря своей способности точно концентрировать мощность, настраивать лазерные источники для достижения широкого применения лазеров и более высокой скорости работы.

Типичный лазер использует обратную связь от пары зеркал, установленных по обеим сторонам усиливающей среды; часто систему называют оптическим резонатором. Каждый раз, когда свет отражается между этими двумя средами, он проходит через усиливающую среду и каждый раз усиливается на протяжении всего процесса. Одно из двух зеркал, которые действуют как выходной ответвитель, является полупрозрачным, что позволяет части света выходить через зеркало. Полость конструкции определяет форму зеркал (плоские или изогнутые). Характер света, расходящийся или узкий, зависит от формы зеркал. Это усилительное устройство известно как лазерный осциллятор.

С момента создания лазера он был широко популярен благодаря своей способности точно концентрировать мощность, настраивать лазерные источники для достижения широкого применения лазеров и более высокой скорости работы. Существует несколько типов лазеров, которые имеют широкий спектр применения. Некоторые из наиболее часто используемых типов лазеров в промышленности:

Типы лазеров и их применение:

1. Газовые лазеры

Когда электрический ток проходит через газ для получения когерентного света, он образует газовый лазер. Основанные на принципе преобразования электрической энергии в лазерный свет, газовые лазеры были первыми лазерами непрерывного излучения. История первого газового лазера восходит к 1960 году, когда ирано-американский физик Али Джаван и американский физик Уильям Р. Беннет изобрели гелий-неоновый лазер. (Хе-Не). В основном гелий-неоновые лазеры из-за низкой стоимости и высокой когерентности используются в оптических исследовательских и учебных лабораториях. Обладая способностью излучать сотни ватт в одной пространственной моде, лазеры на углекислом газе (CO2) используются в промышленности для резки и сварки.

История первого газового лазера восходит к 1960 году, когда ирано-американский физик Али Джаван и американский физик Уильям Р. Беннет изобрели гелий-неоновый лазер.

2. Химические лазеры

Большое количество энергии, быстро высвобождаемой в результате химических реакций, создает химические лазеры. Обладая тенденцией к высвобождению энергии высокой мощности, он служит специальному применению в вооруженных силах. Когда химические лазеры питаются потоками газов, это доказало промышленное применение.

3. Эксимерные лазеры

Эксимеры — это молекулы, которые могут существовать с одним атомом в возбужденном электронном состоянии. В этой лазерной технологии используется специальный газовый лазер, приводимый в действие электрическим разрядом, где в современных конструкциях в качестве среды излучения используется эксимер или эксиплекс. Эти лазеры работают на длине волны ультрафиолетового излучения и находят широкое применение в фотолитографии и глазной хирургии LASIK (лазерный кератомилез на месте).

4. Твердотельные лазеры

В твердом состоянии активная среда лазера является твердой, в отличие от жидкости в лазерах на красителях и газа в газовых лазерах. Он использует стеклянный стержень или кристаллический стержень, «легированный» ионами, которые обеспечивают энергетические состояния. Твердотельные лазеры в основном используются для разработки оборонного оружия.

5. Волоконные лазеры

Полное внутреннее отражение в твердотельных лазерах или лазерных усилителях осуществляется в одномодовом оптическом волокне, называемом волоконным лазером. Благодаря тому, что свет проходит через длинные области усиления, он обеспечивает сильное охлаждение. Благодаря высокому соотношению площади поверхности к объему обеспечивает эффективное охлаждение. Волоконные лазеры широко применяются в промышленности для резки, маркировки, сварки, закалки и плакирования.

Sahajanad Laser Technology limited, Индия представила первые в мире системы резки и маркировки волоконным лазером . SLTL Group внедрила эту технологию в промышленность, чтобы удовлетворить требования высокого качества.

6. Фотонно-кристаллические лазеры

Лазеры на основе наноструктур, которые обеспечивают удержание мод и структуру плотности оптического состояния (DOS), необходимую для осуществления обратной связи.

7. Лазеры на красителях

Другой тип лазеров — это лазеры на красителях, в которых в качестве усиливающей среды используется органический краситель. Эти лазеры легко настраиваются (длина волны может быть изменена). Хотя эти лазеры являются твердотельными лазерами, ученые также продемонстрировали устойчивость излучения в дисперсионном генераторе, включающем твердотельные усиливающие среды на красителях. Эти лазеры используются в астрономии (изучение звезд с помощью лазера), спектроскопии, разделении изотопов атомного пара и во многих других областях.

8. Лазеры на свободных электронах

Свободные электроны, как следует из названия, не связаны с атомными или молекулярными состояниями, они используют скорее релятивистский электронный пучок в качестве среды генерации. Эти лазеры охватывают широкий диапазон длин волн от микроволн до инфракрасного и мягкого рентгеновского излучения. Благодаря своей независимой природе они имеют максимально широкий диапазон длин волн.

Виды лазерных операций:

Как упоминалось выше, существует много типов лазеров, но они работают в основном в двух разных формах: в непрерывном режиме и в импульсном режиме.

Работа в непрерывном режиме:

Как следует из названия, когда луч передает мощность в течение постоянного времени, это называется работой с непрерывной волной. Для выполнения многих промышленных приложений некоторые лазеры работают в непрерывном режиме. Многие лазеры работают в разных продольных модах и бьют с постепенной разной частотой, чтобы производить изменения амплитуды во временных масштабах меньше, чем круговой путь, часто меньше наносекунд. Такие лазеры по-прежнему считаются работающими в непрерывном режиме, поскольку они имеют тенденцию обеспечивать постоянную выходную мощность в течение длительного периода времени.

Импульсный режим:

Импульсный лазер работает иначе, чем работа с непрерывной волной. Эти лазеры обеспечивают оптическую мощность в импульсах, повторяющихся в течение определенного периода времени. Эти лазеры настроены на импульсы выходной мощности временных рамок в зависимости от их применения. Это включает в себя очень широкий спектр приложений.

Цель статьи состояла в том, чтобы получить общее представление о лазерных технологиях. Далее мы увидим его применение в различных отраслях и то, как лазерные технологии влияют на нашу повседневную жизнь.

Author Bio