Լազերային տեխնոլոգիան մարդկանց կյանք է մտել բոլոր ասպեկտներով, բայց կան լազերային գեներատորների բազմաթիվ տեսակներ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի տարբեր ալիքի երկարություններ և տարբեր բնութագրեր, ուստի կիրառման ոլորտները նույնպես տարբեր են: Ես կարծում եմ, որ մարդկանց մեծ մասը մի փոքր գլխացավ է զգում լազերային գեներատորների բարդ տեսակների առջև: Հետևաբար, այս հոդվածը մեկ առ մեկ ամփոփում և բացատրում է տարբեր տեսակի լազերային գեներատորների առանձնահատկությունները և գործնական կիրառությունները:
Տարբեր աշխատանքային միջավայրերի համաձայն, լազերային գեներատորները բաժանվում են 6 տեսակի՝ պինդ վիճակում գտնվող, գազային, ներկանյութային, դիոդային, մանրաթելային և ազատ էլեկտրոնային լազերային գեներատորներ: Դրանց թվում կան պինդ վիճակում գտնվող և գազային լազերների բազմաթիվ ենթաբաժանումներ: Բացառությամբ ազատ էլեկտրոնային լազերների, տարբեր լազերների հիմնական աշխատանքային սկզբունքները նույնն են, ներառյալ պոմպային աղբյուրը, օպտիկական ռեզոնատորը և ուժեղացման միջավայրը:
Պինդ վիճակի լազերային գեներատոր
Պինդ վիճակի լազերային գեներատորներում լույսը սովորաբար օգտագործվում է որպես պոմպի աղբյուր, իսկ լույս գեներացնող բյուրեղը կամ ապակին կոչվում է աշխատանքային նյութ: Նյութը կազմված է մատրիցից և ակտիվացված իոնից: Մատրիցային նյութը ապահովում է ակտիվացված իոնի համար հարմար գոյության և աշխատանքային միջավայր, և ակտիվացված իոնն ավարտում է լազերի ստեղծման գործընթացը: Հաճախ օգտագործվող ակտիվ իոնները հիմնականում անցումային մետաղների իոններ են, ինչպիսիք են քրոմը, կոբալտը, նիկելը և այլ իոններ, ինչպես նաև հազվագյուտ մետաղների իոններ, ինչպիսիք են նեոդիմիումի իոնները: Դիէլեկտրիկ թաղանթներով պատված հայելիները օգտագործվում են որպես ռեզոնատորային հայելիներ, որոնցից մեկը լրիվ հայելի է, իսկ մյուսը՝ կիսա-հայելի: Տարբեր ակտիվացված իոններ, տարբեր մատրիցային նյութեր և լույսի գրգռման տարբեր ալիքի երկարություններ օգտագործելիս կճառագայթվեն տարբեր ալիքի երկարությունների տարբեր լազերներ:
Ռուբինային լազերային գեներատորի լազերային ալիքի երկարությունը 694.3 նմ է, իսկ ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արագությունը ցածր է՝ ընդամենը 0.1%: Այնուամենայնիվ, դրա լյումինեսցենտային կյանքը երկար է, ինչը նպաստում է էներգիայի կուտակմանը, և այն կարող է արտադրել բարձր իմպուլսային գագաթնակետային հզորություն: Գրիչի միջուկի հաստությամբ և երկար մատով ռուբինային ձողից ստացված լազերը կարող է հեշտությամբ թափանցել երկաթե թերթի մեջ: Ավելի արդյունավետ YAG լազերային համակարգերի ի հայտ գալուց առաջ, ռուբինային լազերային համակարգերը լայնորեն օգտագործվում էին լազերային կտրում և հորատում: Բացի այդ, 694 նմ լույսը հեշտությամբ կլանվում է մելանինի կողմից, ուստի ռուբինային լազերները նույնպես օգտագործվում են պիգմենտային վնասվածքների (մաշկի բծերի) բուժման համար:
Իր բյուրեղային հատկությունների շնորհիվ, Ti:Sapphire լազերային գեներատորն ունի լայն կարգավորելի տիրույթ (այսինքն՝ կարգավորելի ալիքի երկարության տիրույթ) և կարող է անհրաժեշտության դեպքում արձակել 660 նմ-1200 նմ ալիքի երկարությամբ լույս: Հաճախականության կրկնապատկման տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ (որը կարող է կրկնապատկել լույսի հաճախականությունը, այսինքն՝ կիսով չափ կրճատել ալիքի երկարությունը), ալիքի երկարության տիրույթը կարող է ընդլայնվել մինչև 330 նմ-600 նմ: Տիտանի շափյուղայի լազերային համակարգերը օգտագործվում են ֆեմտո2-րդ սպեկտրոսկոպիայում, ոչ գծային օպտիկայի հետազոտություններում, սպիտակ լույսի գեներացմամբ, տերահերցային ալիքների գեներացմամբ և այլն, ինչպես նաև կիրառություն ունեն բժշկական գեղեցկության մեջ:
YAG-ը իտրիումի ալյումինե նռնակի հապավումն է, որը ներկայումս ամենահիանալի լազերային բյուրեղային մատրիցն է։ Նեոդիմիումով (Nd) լեգիրվելուց հետո այն կարող է արտածել 1064nm լույսը, և առավելագույն անընդհատ ելքային հզորությունը կարող է հասնել 1000 Վտ-ի: Սկզբնական շրջանում որպես պոմպի աղբյուր օգտագործվում էր իներտ գազային լուսարձակող լամպ, սակայն լուսարձակող լամպի պոմպի մեթոդն ունի լայն սպեկտրալ տիրույթ, վատ համընկնում է ուժեղացման միջավայրի կլանման սպեկտրի հետ և մեծ ջերմային բեռ, ինչը հանգեցնում է ցածր ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արագության: Այսպիսով, այժմ LD (լազերային դիոդ) պոմպի միջոցով կարելի է հասնել բարձր արդյունավետության, բարձր հզորության և երկար ծառայության ժամկետի: Nd:YAG լազերային գեներատորները կարող են օգտագործվել հեմանգիոմաների բուժման մեջ և կանխել ուռուցքի աճը: Այնուամենայնիվ, հյուսվածքի ջերմային վնասը ոչ ընտրողական է: Ուռուցքի արյան անոթները մակարդելիս ավելցուկային էներգիան նաև վնասում է շրջակա նորմալ հյուսվածքը, և վիրահատությունից հետո հեշտ է սպիներ թողնել: Հետևաբար, Nd:YAG լազերը հիմնականում օգտագործվում է վիրաբուժության, գինեկոլոգիայի, քիթ-կոկորդ-ականջի և ավելի քիչ՝ մաշկաբանության մեջ:
Yb:YAG-ի մեջ լցոնված է իտերբիում (Yb), որը կարող է արձակել 1030 նմ լույս։ Yb:YAG-ի պոմպի ալիքի երկարությունը 941 նմ է, որը շատ մոտ է ելքային ալիքի երկարությանը, որը կարող է հասնել պոմպի քվանտային արդյունավետության 91.4%, իսկ պոմպի կողմից առաջացող ջերմությունը ճնշվում է մինչև... 10% (մուտքային էներգիայի մեծ մասը վերածվում է ելքային էներգիայի, որի մի փոքր մասը վերածվում է ջերմության, ինչը նշանակում է, որ փոխակերպման արդյունավետությունը շատ բարձր է), որը կազմում է 25% -ից 30% Nd:YAG-ի։ Yb:YAG-ն դարձել է ամենագրավիչ պինդ վիճակի լազերային միջավայրերից մեկը, իսկ LD-պոմպային բարձր հզորության Yb:YAG պինդ վիճակի լազերային գեներատորները դարձել են նոր հետազոտական կենտրոն և համարվում են բարձր արդյունավետության, բարձր հզորության պինդ վիճակի լազերային գեներատորների զարգացման հիմնական ուղղություններից մեկը։
Բացի վերը նշված երկուսից, YAG-ը կարող է նաև լեգիրվել հոլմիումով (Ho), էրբիումով (Er) և այլն: Ho:YAG-ն արտադրում է աչքի համար անվտանգ 2097 նմ և 2091 նմ լազերներ, հիմնականում օպտիկական կապի, ռադարի և բժշկական կիրառությունների համար: Er:YAG-ն արձակում է 2.9 մկմ լույս, և մարդու մարմինն ունի այս ալիքի երկարության բարձր կլանման արագություն, ինչը մեծ կիրառման ներուժ ունի լազերային վիրաբուժության և անոթային վիրաբուժության համար:
Գազային լազերային գեներատոր
Գազային լազերային գեներատորները լազերային համակարգեր են, որոնք օգտագործում են գազը որպես ուժեղացման միջավայր, սովորաբար մղելով գազային պարպումներ: Գազերի տեսակներն են՝ ատոմային գազեր (հելիում-նեոն, ազնիվ գազային իոն և մետաղական գոլորշի), մոլեկուլային գազեր (ազոտ և ածխաթթու գազ), էքսիմերային գազեր և ստացվում են քիմիական ռեակցիաների միջոցով:
HeNe լազերային գեներատորը (HeNe) որպես ուժեղացման միջավայր օգտագործում է 75% կամ ավելի He և 15% կամ պակաս Ne խառնուրդ: Աշխատանքային միջավայրից կախված՝ այն կարող է արձակել կանաչ (543.5 նմ), դեղին (594.1 նմ), նարնջագույն (612.0 նմ), կարմիր (632.8 նմ) և մոտ-ինֆրակարմիր լույսի 3 տեսակ (1152 նմ, 1523 նմ և 3391 նմ), որոնցից ամենատարածվածն է կարմիր լույսը (632.8 նմ): HeNe լազերային գեներատորի ճառագայթի ելքն ունի գաուսյան բաշխում, և ճառագայթի որակը շատ կայուն է: Չնայած հզորությունը բարձր չէ, այն լավ արդյունքներ է ցուցաբերում ճշգրիտ չափումների ոլորտում:
Ազնիվ գազի լազերային գեներատորներից ամենատարածվածներն են արգոնի իոնները (Ar+) և կրիպտոնի իոնները (Kr+): Դրա էներգիայի փոխակերպման արագությունը կարող է հասնել մինչև 0.6%-ի, և այն կարող է անընդհատ և կայուն կերպով ապահովել 30-50 Վտ ելքային հզորություն երկար ժամանակ, իսկ կյանքի տևողությունը գերազանցում է 1000 ժամը: Հիմնականում օգտագործվում է լազերային ցուցադրման, Ռամանի սպեկտրոսկոպիայի, հոլոգրաֆիայի, ոչ գծային օպտիկայի և այլ հետազոտական ոլորտներում, ինչպես նաև բժշկական ախտորոշման, տպագրության գույների բաժանման, չափագիտական նյութերի մշակման և տեղեկատվության մշակման ոլորտներում:
Մետաղական գոլորշու լազերային գեներատորները որպես օրինակ վերցնում են պղնձի գոլորշին: Պղնձի գոլորշու լազերային գեներատորը հիմնականում արտադրում է կանաչ լույս (510.5 նմ) և դեղին լույս (578.2 նմ), որոնք կարող են հասնել միջինում 100 Վտ հզորության և 100 կՎտ գագաթնակետային հզորության: Դրա հիմնական կիրառման ոլորտը ներկանյութային լազերային գեներատորների պոմպային աղբյուրն է: Բացի այդ, այն կարող է օգտագործվել նաև բարձր արագությամբ լուսարձակող լուսանկարչության, մեծ էկրանով պրոյեկցիոն հեռուստատեսության և նյութերի մշակման համար:
Ազոտի մոլեկուլային լազերային գեներատորը որպես ուժեղացման միջավայր օգտագործում է ազոտը, որը կարող է արձակել 337.1 նմ, 357.7 նմ և 315.9 նմ ուլտրամանուշակագույն լույս, իսկ գագաթնակետային հզորությունը կարող է հասնել 45 կՎտ-ի: Այն կարող է օգտագործվել որպես պոմպային լույսի աղբյուր օրգանական ներկանյութերի լազերային գեներատորների համար, ինչպես նաև լայնորեն կիրառվում է իզոտոպների լազերային բաժանման, ֆլուորեսցենցիայի ախտորոշման, գերարագ լուսանկարչության, աղտոտվածության հայտնաբերման, բժշկական և առողջապահական, ինչպես նաև գյուղատնտեսական բուծման մեջ: Քանի որ դրա կարճ ալիքի երկարությունն ավելի հեշտ է կենտրոնացնել փոքր կետ ստանալու համար, այն կարող է օգտագործվել նաև ենթամիկրոնային բաղադրիչներ մշակելու համար:
Օգտագործվող ուժեղացման միջավայրը CO2 Լազերային գեներատորը պատրաստված է ածխաթթու գազից, խառնված հելիումի և ազոտի հետ, որը կարող է արձակել հեռավոր ինֆրակարմիր լույս՝ կենտրոնացած 9.6 մկմ և 10.6 մկմ ալիքի երկարությունների վրա: Գեներատորն ունի բարձր էներգիայի փոխակերպման արագություն, ելքային հզորությունը կարող է տատանվել մի քանի վատտից մինչև տասնյակ հազարավոր վատտ, իսկ չափազանց բարձր ճառագայթի որակը դարձնում է... CO2 լազերային գեներատորը լայնորեն օգտագործվում է նյութերի մշակման, գիտական հետազոտությունների, ազգային պաշտպանության և բժշկության մեջ: Դուք կհանդիպեք տարբեր CO2 լազերային կտրիչներ և լազերային փորագրիչներ Ձեր առօրյա կյանքում և բիզնեսում փայտի, MDF-ի, ֆաներայի, գործվածքի, կաշվի, ապակու, պլաստիկի և ակրիլի փորագրման և կտրման համար։
Էքսիմերները անկայուն մոլեկուլներ են, որոնք լցված են տարբեր ազնիվ գազերի և հալոգենային գազերի խառնուրդներով ռեզոնատորում՝ տարբեր ալիքի երկարության լազերներ առաջացնելու համար: Գրգռումը սովորաբար իրականացվում է ռելյատիվիստական էլեկտրոնային փնջերով (200 կէՎ-ից մեծ էներգիա) կամ լայնակի արագ իմպուլսային լիցքաթափումներով: Երբ գրգռված վիճակի էքսիմերների անկայուն մոլեկուլային կապերը խզվում և դիսոցացվում են հիմնական վիճակի ատոմների, գրգռված վիճակի էներգիան արտանետվում է լազերային ճառագայթման տեսքով: Այն լայնորեն կիրառվում է բժշկական, օպտիկական կապի, կիսահաղորդչային ցուցադրման, հեռազննման, լազերային զենքի և այլ ոլորտներում:
Քիմիական լազերային գեներատորը գազային լազերային համակարգի հատուկ տեսակ է, որն օգտագործում է քիմիական ռեակցիայի ընթացքում անջատված էներգիան՝ մասնիկների թվի ինվերսիա իրականացնելու համար: Դրանց մեծ մասն աշխատում է մոլեկուլային անցումային ռեժիմով, և ալիքի երկարության բնորոշ միջակայքը մոտ-ինֆրակարմիրից մինչև միջին-ինֆրակարմիր սպեկտրալ տիրույթն է: Առավել կարևորներն են ջրածնի ֆտորիդի (HF) և դեյտերիումի ֆտորիդի (DF) սարքերը: Առաջինը կարող է արտածել ավելի քան 15 սպեկտրալ գիծ՝ 2.6-ից 3.3 միկրոն, իսկ երկրորդը՝ մոտ 25 սպեկտրալ գիծ՝ 3.5-ից 4.2 միկրոն: Երկու սարքերն էլ ներկայումս ունակ են բազմամեգավատ հզորության արտածման: Իր հսկայական էներգիայի շնորհիվ այն ընդհանուր առմամբ օգտագործվում է միջուկային ճարտարագիտության և ռազմական ոլորտներում:
Գունանյութի լազերային գեներատոր
Գունանյութի լազերային գեներատորները որպես լազերային միջավայր օգտագործում են օրգանական ներկանյութ, սովորաբար հեղուկ լուծույթ: Գունանյութի լազերային գեներատորները, որպես կանոն, կարող են օգտագործվել ավելի լայն ալիքի երկարությունների տիրույթում, քան գազային և պինդ վիճակում գտնվող լազերային միջավայրերը: Դրանց լայն թողունակությունը դրանք դարձնում է հատկապես հարմար կարգավորվող և իմպուլսային լազերային գեներատորների համար: Այնուամենայնիվ, իր կարճ միջավայրի կյանքի և սահմանափակ ելքային հզորության պատճառով, այն հիմնականում փոխարինվում է ալիքի երկարությամբ կարգավորվող պինդ վիճակում գտնվող լազերներով, ինչպիսին է տիտանի շափյուղան:
Դիոդային լազերային գեներատոր
Դիոդային լազերային գեներատորը լազերային համակարգ է, որն օգտագործում է կիսահաղորդչային նյութեր որպես աշխատանքային նյութ: Կան 3 գրգռման ռեժիմներ՝ էլեկտրական ներարկում, էլեկտրոնային փնջի գրգռում և օպտիկական պոմպ: Փոքր չափս, ցածր գին, բարձր արդյունավետություն, երկար ծառայության ժամկետ, ցածր էներգիայի սպառում, կարող է օգտագործվել էլեկտրոնային տեղեկատվության, լազերային տպագրության, լազերային ցուցիչի, օպտիկական կապի, լազերային հեռուստացույցի, փոքր լազերային պրոյեկտորի, էլեկտրոնային տեղեկատվության, ինտեգրված օպտիկայի և այլ ոլորտներում:
Օպտիկամանրաթելային լազերային գեներատոր
Մանրաթելային լազերային գեներատորը վերաբերում է լազերային համակարգի այն տեսակին, որն օգտագործում է հազվագյուտ հողային տարրերով լեգիրված ապակե մանրաթել որպես ուժեղացման միջավայր: Այն լայնորեն կիրառվում է մետաղական և ոչ մետաղական տպագրության, նշագրման, փորագրության, հորատման, կտրման, մաքրման, եռակցման (եռակցում, ջրային մարում, ծածկույթ և խորը եռակցում), ռազմական, պաշտպանության և անվտանգության, բժշկական սարքավորումների, խոշոր ենթակառուցվածքների և որպես այլ լազերային աղբյուրների պոմպ: Դուք կհանդիպեք... մանրաթելային լազերային փորագրիչներ անհատականացված տեքստերի և նախշերի համար, մանրաթելային լազերային կտրիչներ մետաղական արտադրության համար, մանրաթելային լազերային մաքրման մեքենաներ ժանգի հեռացման, ներկի հեռացման և ծածկույթի հեռացման համար, մանրաթելային լազերային եռակցման մեքենաներ ձեր կյանքում մետաղական հոդերի համար։
Անվճար էլեկտրոնային լազերային գեներատոր
Ազատ էլեկտրոնային լազերային գեներատորը բարձր հզորության կոհերենտ ճառագայթման նոր տեսակ է, որը տարբերվում է ավանդական լազերային գեներատորից: Այն որպես աշխատանքային նյութ չի պահանջում գազ, հեղուկ կամ պինդ մարմին, այլ բարձր էներգիայի էլեկտրոնային փնջի կինետիկ էներգիան անմիջապես փոխակերպում է կոհերենտ ճառագայթման էներգիայի: Հետևաբար, կարելի է նաև համարել, որ ազատ էլեկտրոնային լազերային գեներատորի աշխատանքային նյութը ազատ էլեկտրոններն են: Այն ունի մի շարք գերազանց բնութագրեր, ինչպիսիք են բարձր հզորությունը, բարձր արդյունավետությունը, ալիքի երկարության լայն տիրույթի կարգավորումը և գերկարճ իմպուլսների ժամանակային կառուցվածքը: Բացի դրանից, չկա լազերային գեներատոր, որը կարող է միաժամանակ ունենալ այս հատկանիշները: Այն զգալի հեռանկարներ ունի ֆիզիկայի հետազոտությունների, լազերային զենքերի, լազերային միաձուլման, լուսաքիմիայի և օպտիկական հաղորդակցության ոլորտներում:
