आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मुख्यधारा के लेजर का परिचय और अनुप्रयोग

पहले सॉलिड-स्टेट स्पंदित रूबी लेजर के आगमन के बाद से, लेजर का विकास बहुत तेजी से हुआ है, और विभिन्न कार्य सामग्री और ऑपरेटिंग मोड वाले लेजर दिखाई देना जारी रहे हैं। लेजर को विभिन्न तरीकों से वर्गीकृत किया गया है:

1. ऑपरेशन मोड के अनुसार, इसे इसमें विभाजित किया गया है: निरंतर लेजर, अर्ध-निरंतर लेजर, पल्स लेजर, और अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेजर।

निरंतर लेजर का लेजर आउटपुट निरंतर होता है और इसका व्यापक रूप से लेजर कटिंग, वेल्डिंग और क्लैडिंग के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है। इसकी कार्य विशेषता यह है कि कार्यशील पदार्थ का उत्तेजना और संबंधित लेजर आउटपुट लंबे समय तक निरंतर तरीके से जारी रखा जा सकता है। चूंकि निरंतर संचालन के दौरान डिवाइस का ओवरहीटिंग प्रभाव अक्सर अपरिहार्य होता है, इसलिए ज्यादातर मामलों में उचित शीतलन उपाय किए जाने चाहिए।

पल्स लेजर में एक बड़ी आउटपुट पावर होती है और यह लेजर मार्किंग, कटिंग, रेंजिंग आदि के लिए उपयुक्त है। इसकी कार्य विशेषताओं में संकीर्ण पल्स चौड़ाई, उच्च शिखर शक्ति और समायोज्य पुनरावृत्ति आवृत्ति बनाने के लिए लेजर ऊर्जा संपीड़न शामिल है, जिसमें मुख्य रूप से क्यू-स्विचिंग, मोड लॉकिंग शामिल है। , एमओपीए और अन्य तरीके। चूंकि एकल पल्स पावर को बढ़ाकर ओवरहीटिंग प्रभाव और एज चिपिंग प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, इसलिए इसका उपयोग ज्यादातर बारीक प्रसंस्करण में किया जाता है।

2. वर्किंग बैंड के अनुसार, इसे निम्न में विभाजित किया गया है: इन्फ्रारेड लेजर, दृश्यमान प्रकाश लेजर, पराबैंगनी लेजर और एक्स-रे लेजर।

मध्य-अवरक्त लेजर मुख्य रूप से 10.6um CO2 लेजर हैं जिनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है;

निकट-अवरक्त लेज़रों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिसमें लेज़र प्रसंस्करण के क्षेत्र में 1064~1070एनएम शामिल हैं; ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में 1310 और 1550 एनएम; लिडार रेंजिंग के क्षेत्र में 905nm और 1550nm; पंप अनुप्रयोगों के लिए 878 एनएम, 976 एनएम, आदि;

चूँकि दृश्यमान प्रकाश लेज़र 532nm से 1064nm तक आवृत्ति को दोगुना कर सकते हैं, 532nm हरे लेज़रों का व्यापक रूप से लेज़र प्रसंस्करण, चिकित्सा अनुप्रयोगों आदि में उपयोग किया जाता है;

यूवी लेजर में मुख्य रूप से 355nm और 266nm शामिल हैं। चूंकि यूवी एक ठंडा प्रकाश स्रोत है, इसका उपयोग ज्यादातर बारीक प्रसंस्करण, अंकन, चिकित्सा अनुप्रयोगों आदि में किया जाता है।

3. कार्यशील माध्यम के अनुसार, इसे गैस लेजर, फाइबर लेजर, सॉलिड लेजर, सेमीकंडक्टर लेजर आदि में विभाजित किया गया है।

3.1 गैस लेजर में मुख्य रूप से CO2 लेजर शामिल हैं, जो CO2 गैस अणुओं को कार्यशील माध्यम के रूप में उपयोग करते हैं। उनकी लेजर तरंग दैर्ध्य 10.6um और 9.6um हैं।

मुख्य विशेषता:

-तरंग दैर्ध्य गैर-धातु सामग्री के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है, जो इस समस्या को हल करता है कि फाइबर लेजर गैर-धातुओं को संसाधित नहीं कर सकता है, और प्रसंस्करण क्षेत्र में फाइबर लेजर प्रसंस्करण से अलग विशेषताएं हैं;

-ऊर्जा रूपांतरण दक्षता लगभग 20% ~ 25% है, निरंतर आउटपुट पावर 104W के स्तर तक पहुंच सकती है, पल्स आउटपुट ऊर्जा 104 जूल के स्तर तक पहुंच सकती है, और पल्स चौड़ाई को नैनोसेकंड स्तर तक संपीड़ित किया जा सकता है;

-तरंग दैर्ध्य वायुमंडलीय खिड़की में सही है और दृश्य प्रकाश और 1064nm अवरक्त प्रकाश की तुलना में मानव आंख के लिए बहुत कम हानिकारक है।

इसका व्यापक रूप से सामग्री प्रसंस्करण, संचार, रडार, प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रियाओं, सर्जरी आदि में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग लेजर-प्रेरित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं, आइसोटोप के लेजर पृथक्करण और लेजर हथियारों के लिए भी किया जा सकता है।

3.2 फ़ाइबर लेज़र एक ऐसे लेज़र को संदर्भित करता है जो लाभ माध्यम के रूप में दुर्लभ पृथ्वी तत्व-डोप्ड ग्लास फाइबर का उपयोग करता है। अपने बेहतर प्रदर्शन और विशेषताओं के साथ-साथ लागत लाभ के कारण, यह वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला लेजर है। विशेषताएं इस प्रकार हैं:

(1) अच्छी बीम गुणवत्ता: ऑप्टिकल फाइबर की वेवगाइड संरचना यह निर्धारित करती है कि फाइबर लेजर एकल अनुप्रस्थ मोड आउटपुट प्राप्त करना आसान है, बाहरी कारकों से थोड़ा प्रभावित होता है, और उच्च चमक वाले लेजर आउटपुट प्राप्त कर सकता है।

(2) आउटपुट लेजर में कई तरंग दैर्ध्य होते हैं: ऐसा इसलिए है क्योंकि दुर्लभ पृथ्वी आयनों का ऊर्जा स्तर बहुत समृद्ध है और कई प्रकार के दुर्लभ पृथ्वी आयन हैं;

(3) उच्च दक्षता: वाणिज्यिक फाइबर लेजर की समग्र इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल दक्षता 25% तक है, जो लागत में कमी, ऊर्जा संरक्षण और पर्यावरण संरक्षण के लिए फायदेमंद है।

(4) अच्छी गर्मी अपव्यय विशेषताएँ: कांच सामग्री में बहुत कम मात्रा-से-क्षेत्र अनुपात, तेज़ गर्मी अपव्यय और कम नुकसान होता है, इसलिए रूपांतरण दक्षता अधिक होती है और लेजर सीमा कम होती है;

(5) कॉम्पैक्ट संरचना और उच्च विश्वसनीयता: गुंजयमान गुहा में कोई ऑप्टिकल लेंस नहीं है, जिसमें समायोजन-मुक्त, रखरखाव-मुक्त और उच्च स्थिरता के फायदे हैं, जो पारंपरिक लेजर द्वारा बेजोड़ है;

(6) कम विनिर्माण लागत: ग्लास ऑप्टिकल फाइबर में कम विनिर्माण लागत, परिपक्व तकनीक और ऑप्टिकल फाइबर की विंडबिलिटी द्वारा लाए गए लघुकरण और गहनता के फायदे हैं।

फाइबर लेजर में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जिसमें लेजर फाइबर संचार, लेजर अंतरिक्ष लंबी दूरी के संचार, औद्योगिक जहाज निर्माण, ऑटोमोबाइल विनिर्माण, लेजर उत्कीर्णन, लेजर अंकन, लेजर कटिंग, प्रिंटिंग रोलर्स, सैन्य रक्षा और सुरक्षा, चिकित्सा उपकरण और उपकरण शामिल हैं। अन्य लेजर पु युआन वगैरह के लिए पंप के रूप में।

3.3 सॉलिड-स्टेट लेज़रों का कार्य माध्यम इंसुलेटिंग क्रिस्टल है, जो आम तौर पर ऑप्टिकल पंपिंग द्वारा उत्तेजित होते हैं।

YAG लेजर (रुबिडियम-डॉप्ड येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट क्रिस्टल) आमतौर पर पंप लैंप के रूप में क्रिप्टन या क्सीनन लैंप का उपयोग करते हैं, क्योंकि पंप प्रकाश की केवल कुछ विशिष्ट तरंग दैर्ध्य एनडी आयनों द्वारा अवशोषित की जाएगी, और अधिकांश ऊर्जा गर्मी ऊर्जा में परिवर्तित हो जाएगी। आमतौर पर YAG लेजर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता कम होती है। और धीमी प्रसंस्करण गति को धीरे-धीरे फाइबर लेजर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

नया सॉलिड-स्टेट लेजर, सेमीकंडक्टर लेजर द्वारा पंप किया गया एक उच्च शक्ति वाला सॉलिड-स्टेट लेजर। फायदे उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता हैं, सेमीकंडक्टर लेजर की इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता 50% तक है, जो फ्लैश लैंप की तुलना में बहुत अधिक है; ऑपरेशन के दौरान उत्पन्न प्रतिक्रियाशील गर्मी छोटी होती है, मध्यम तापमान स्थिर होता है, और इसे पूरी तरह से ठीक होने वाले उपकरण में बनाया जा सकता है, जो कंपन के प्रभाव को समाप्त करता है, और लेजर स्पेक्ट्रम लाइन संकरी होती है, बेहतर आवृत्ति स्थिरता होती है; लंबा जीवन, सरल संरचना और उपयोग में आसान।

फ़ाइबर लेज़रों की तुलना में सॉलिड-स्टेट लेज़रों का मुख्य लाभ यह है कि एकल पल्स ऊर्जा अधिक होती है। अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स मॉड्यूलेशन के साथ संयुक्त, निरंतर शक्ति आम तौर पर 100W से ऊपर होती है, और पीक पल्स पावर 109W तक हो सकती है। हालाँकि, क्योंकि कार्यशील माध्यम की तैयारी अधिक जटिल है, यह अधिक महंगा है।

मुख्य तरंग दैर्ध्य 1064 एनएम निकट-अवरक्त है, और 532 एनएम ठोस-अवस्था लेजर, 355 एनएम ठोस-अवस्था लेजर, और 266 एनएम ठोस-अवस्था लेजर आवृत्ति दोहरीकरण के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।

3.4 सेमीकंडक्टर लेजर, जिसे लेजर डायोड के रूप में भी जाना जाता है, एक लेजर है जो सेमीकंडक्टर सामग्री को अपने कार्यशील पदार्थ के रूप में उपयोग करता है।

सेमीकंडक्टर लेजर को जटिल गुंजयमान गुहा संरचनाओं की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वे लघुकरण और हल्के वजन की जरूरतों के लिए बहुत उपयुक्त हैं। इसकी फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर अधिक है, इसका जीवन लंबा है, और इसे रखरखाव की आवश्यकता नहीं है। इसका उपयोग अक्सर संकेत, प्रदर्शन, संचार रेंजिंग और अन्य अवसरों में किया जाता है। इसे अक्सर अन्य लेज़रों के लिए पंप स्रोत के रूप में भी उपयोग किया जाता है। लेज़र डायोड, लेज़र पॉइंटर्स और अन्य परिचित उत्पाद सभी सेमीकंडक्टर लेज़रों का उपयोग करते हैं।