Introdução a vários lasers

Uma pequena lista de tipos de laser

Лазеры можно разделить на шесть типов в зависимости от используемой среды: твердотельные лазеры, газовые лазеры, жидкостные лазеры, lasers semicondutores, химические лазеры и лазеры на парах металлов.

Lasers de estado sólido

Твердотельные лазеры — это лазеры, использующие твердую среду. В качестве твердого материала в этих лазерах используется стекло или кристаллический материал. Принцип работы твердотельных лазеров: стекло или кристаллический материал, используемый в твердотельных лазерах, действует как ионная примесь вместе с основным материалом. Легирование — это термин, используемый для описания процесса добавления примесей к веществу. В качестве легирующих элементов в этих лазерах используются тулий (Tb), эрбий (Er) и иттербий (Yb), которые являются редкоземельными элементами. В качестве материалов-носителей используются стекло, легированное иттербием, иттрий-алюминиевый гранат, легированный эрбием, стекло, легированное эрбием, и сапфир. Наиболее часто используемым материалом-носителем является иттрий-алюминиевый гранат, легированный эрбием. Применение твердотельных лазеров: Использование этих лазеров упрощает сверление отверстий в металлах. Они широко применяются в военной сфере. Преимущества твердотельных лазеров: Эти лазеры имеют недорогую трубчатую структуру. Твердотельные лазеры имеют простую конструкцию. Выходное излучение может быть как непрерывным, так и импульсным. Вероятность отходов материала в активной среде очень мала или отсутствует. Эти лазеры обладают высокой эффективностью. Недостатки твердотельных лазеров: Выходное излучение твердотельных лазеров невысоко. Расходимость этого типа лазеров непостоянна и варьируется от 0,05 до 1 градуса. В лазере наблюдаются потери мощности из-за нагрева стержня.

Lasers de gás

Газовые лазеры имеют активную среду, состоящую из одного или нескольких газов или паров. Эти лазеры классифицируются как: атомарные газовые лазеры (гелий-неоновые лазеры), молекулярные газовые лазеры (лазеры на углекислом газе) и ионные газовые лазеры (аргон-ионные лазеры).

Lasers líquidos

Os lasers líquidos também são chamados de lasers de corante. Este tipo de laser usa líquido como meio ativo. A substância ativa usada nos lasers líquidos é chamada de corante; corantes comuns incluem fluoresceína, rodamina B e rodamina 6G. Princípio de funcionamento dos lasers líquidos: O meio ativo deste tipo de laser é um corante orgânico e o solvente utilizado para dissolvê-lo é água, álcool ou etilenoglicol. O corante é bombeado do reservatório para o capilar. O corante sai do tubo através de uma lâmpada flash. O feixe de saída passa então pela janela de Brewster até o acoplador de saída, que é um refletor de 50%. O comprimento de onda de saída pode ser ajustado em uma ampla faixa. Aplicações de Lasers Líquidos: Esses lasers são amplamente utilizados na medicina e como ferramentas de pesquisa. Vantagens dos lasers líquidos: Alta eficiência. Possibilidade de obter uma ampla gama de comprimentos de onda. Diâmetro do feixe pequeno. O ângulo de divergência do feixe é de 0,04 a 0,1 graus, o que é relativamente pequeno em comparação com outros lasers. Desvantagens dos lasers líquidos: O alto custo desses lasers. Ajustar um laser para uma frequência específica requer o uso de filtros, o que os torna mais caros do que outros tipos de laser. É difícil determinar qual elemento está emitindo luz.

Lasers semicondutores:Lasers semicondutores são pequenos lasers. Eles funcionam de forma semelhante aos LEDs, mas o feixe de saída tem as características de um laser. Os diodos semicondutores são fabricados com tecnologia de semicondutores. Como eles funcionamlasers semicondutores:Активным материалом, используемым в полупроводниковых лазерах, является арсенид галлия; поэтому эти лазеры также называются лазерами на арсениде галлия. Принцип работы полупроводникового лазера аналогичен принципу работы p-n-диода при прямом смещении. P-n-материалы подключаются к источнику питания постоянного тока через металлические контакты. Полупроводниковые лазеры также называются инжекционными лазерами, потому что ток инжектируется в соединение между p- и n-материалами. Применения полупроводниковых лазеров:Esses lasers são naturalmente usados ​​como transmissores em comunicações digitais porque podem emitir luz em diferentes velocidades e durações de pulso. Eles também são amplamente utilizados em comunicações de fibra óptica.Vantagens dos lasers semicondutores: Они имеют множество применений благодаря своим малым размерам. Эти лазеры очень экономичны. Не используются зеркала. Потребляемая мощность низкая. Недостатки полупроводниковых лазеров: Угол расхождения луча составляет 6–20 градусов, что больше, чем у других типов лазеров. Выходной луч имеет необычную форму, поскольку используемая среда короткая и прямоугольная. Рабочие характеристики этого типа лазеров зависят от температуры, такие как выходная мощность и центральная длина волны.

Lasers químicos:Lasers químicos geram luz laser por meio de reações químicas. Por exemplo, durante uma reação química de átomos de flúor e hidrogênio, moléculas de fluoreto de hidrogênio podem ser formadas em um estado excitado. Assim, ao misturar rapidamente dois gases iônicos, a radiação laser pode ser gerada, portanto nenhuma energia adicional é necessária; uma poderosa energia luminosa pode ser produzida diretamente a partir de uma reação química. Os dois principais tipos de dispositivos são fluoreto de hidrogênio (HF) e fluoreto de deutério (DF). O primeiro tem comprimento de onda do laser de 2,6 a 3,3 micrômetros, e o segundo - de 3,5 a 4,2 micrômetros. Esses lasers puramente químicos são atualmente capazes de produzir potências de vários megawatts e seus comprimentos de onda variam do infravermelho próximo ao médio. Esses lasers se propagam facilmente na atmosfera ou através de fibras ópticas. Como os lasers químicos geram luz laser por meio de reações químicas, eles são relativamente compactos e adequados para aplicações de campo; em particular, podem criar lasers de alta potência que podem ser utilizados para fins militares e na fusão nuclear.

Lasers de vapor de metal, como lasers de vapor de cobre, produzem principalmente luz verde (510,5 nm) e amarela (578,2 nm), atingindo uma potência média de 100 W e uma potência de pico de 100 kW. Sua principal aplicação é como fonte de bomba para lasers líquidos. Além disso, eles podem ser usados ​​em fotografia de pulso de alta velocidade, televisão de projeção em tela grande e processamento de materiais.