Desde la aparición del primer láser de rubí pulsado de estado sólido, el desarrollo de los láseres ha sido muy rápido y han seguido apareciendo láseres con diversos materiales de trabajo y modos de funcionamiento. Los láseres se clasifican de varias formas:
1. Según el modo de operación, se divide en: láser continuo, láser cuasicontinuo, láser de pulso y láser de pulso ultracorto.
La salida del láser continuo es continua y se usa ampliamente en los campos del corte, la soldadura y el revestimiento por láser. Su característica de trabajo es que la excitación de la sustancia de trabajo y la correspondiente salida del láser pueden continuar de manera continua durante un largo período de tiempo. Dado que el efecto de sobrecalentamiento del dispositivo suele ser inevitable durante el funcionamiento continuo, en la mayoría de los casos se deben tomar medidas de refrigeración adecuadas.
El láser de pulso tiene una gran potencia de salida y es adecuado para marcar, cortar, medir rangos, etc. Sus características de trabajo incluyen compresión de energía láser para formar un ancho de pulso estrecho, alta potencia máxima y frecuencia de repetición ajustable, que incluye principalmente conmutación Q y bloqueo de modo. , MOPA y otros métodos. Dado que el efecto de sobrecalentamiento y el efecto de rotura de los bordes se pueden reducir eficazmente aumentando la potencia de un solo pulso, se utiliza principalmente en el procesamiento fino.
2. Según la banda de trabajo, se divide en: láser infrarrojo, láser de luz visible, láser ultravioleta y láser de rayos X.
Los láseres de infrarrojo medio son principalmente láseres de CO2 de 10,6 um que se utilizan ampliamente;
Los láseres de infrarrojo cercano se utilizan ampliamente, incluidos los de 1064 ~ 1070 nm en el campo del procesamiento láser; 1310 y 1550 nm en el campo de las comunicaciones por fibra óptica; 905 nm y 1550 nm en el campo del alcance lidar; 878 nm, 976 nm, etc. para aplicaciones de bombas;
Dado que los láseres de luz visible pueden duplicar su frecuencia de 532 nm a 1064 nm, los láseres verdes de 532 nm se utilizan ampliamente en procesamiento láser, aplicaciones médicas, etc.;
Los láseres UV incluyen principalmente 355 nm y 266 nm. Dado que los rayos UV son una fuente de luz fría, se utiliza principalmente en procesamiento fino, marcado, aplicaciones médicas, etc.
3. Según el medio de trabajo, se divide en: láser de gas, láser de fibra, láser sólido, láser semiconductor, etc.
3.1 Los láseres de gas incluyen principalmente láseres de CO2, que utilizan moléculas de gas CO2 como medio de trabajo. Sus longitudes de onda láser son 10,6 um y 9,6 um.
caracteristica principal:
-La longitud de onda es adecuada para procesar materiales no metálicos, lo que compensa el problema de que los láseres de fibra no pueden procesar no metales y tiene características diferentes del procesamiento con láser de fibra en el campo de procesamiento;
-La eficiencia de conversión de energía es de aproximadamente 20% ~ 25%, la potencia de salida continua puede alcanzar el nivel de 104W, la energía de salida del pulso puede alcanzar el nivel de 104 julios y el ancho del pulso se puede comprimir al nivel de nanosegundos;
-La longitud de onda está justo en la ventana atmosférica y es mucho menos dañina para el ojo humano que la luz visible y la luz infrarroja de 1064 nm.
Se usa ampliamente en procesamiento de materiales, comunicaciones, radares, reacciones químicas inducidas, cirugía, etc. También se puede usar para reacciones termonucleares inducidas por láser, separación de isótopos por láser y armas láser.
3.2 Láser de fibra se refiere a un láser que utiliza fibra de vidrio dopada con elementos de tierras raras como medio de ganancia. Por su rendimiento y características superiores, así como por sus ventajas de costes, es actualmente el láser más utilizado. Las características son las siguientes:
(1) Buena calidad del haz: la estructura de la guía de ondas de la fibra óptica determina que el láser de fibra es fácil de obtener una salida de modo transversal único, se ve poco afectado por factores externos y puede lograr una salida de láser de alto brillo.
(2) El láser de salida tiene muchas longitudes de onda: esto se debe a que los niveles de energía de los iones de tierras raras son muy ricos y existen muchos tipos de iones de tierras raras;
(3) Alta eficiencia: la eficiencia electroóptica general de los láseres de fibra comerciales llega al 25%, lo que resulta beneficioso para la reducción de costos, la conservación de energía y la protección del medio ambiente.
(4) Buenas características de disipación de calor: el material de vidrio tiene una relación volumen-área extremadamente baja, una rápida disipación de calor y baja pérdida, por lo que la eficiencia de conversión es alta y el umbral del láser es bajo;
(5) Estructura compacta y alta confiabilidad: no hay lente óptica en la cavidad resonante, lo que tiene las ventajas de no tener ajustes, no necesita mantenimiento y tiene una alta estabilidad, que no tiene comparación con los láseres tradicionales;
(6) Bajo costo de fabricación: la fibra óptica de vidrio tiene un bajo costo de fabricación, una tecnología madura y las ventajas de miniaturización e intensificación provocadas por la capacidad de enrollado de la fibra óptica.
Los láseres de fibra tienen una amplia gama de aplicaciones, que incluyen comunicaciones láser de fibra, comunicaciones láser espaciales de larga distancia, construcción naval industrial, fabricación de automóviles, grabado láser, marcado láser, corte láser, rodillos de impresión, defensa y seguridad militares, equipos y equipos médicos, y como bombas para otros láseres Pu Yuan, etc.
3.3 El medio de trabajo de los láseres de estado sólido son cristales aislantes, que generalmente se excitan mediante bombeo óptico.
Los láseres YAG (cristal de granate de itrio y aluminio dopado con rubidio) suelen utilizar lámparas de criptón o xenón como lámparas de bomba, porque los iones Nd solo absorberán unas pocas longitudes de onda específicas de la luz de la bomba y la mayor parte de la energía se convertirá en energía térmica. Por lo general, la eficiencia de conversión de energía del láser YAG es baja. Y la lenta velocidad de procesamiento es reemplazada gradualmente por láseres de fibra.
Nuevo láser de estado sólido, un láser de estado sólido de alta potencia bombeado por un láser semiconductor. Las ventajas son una alta eficiencia de conversión de energía, la eficiencia de conversión electroóptica de los láseres semiconductores llega al 50%, que es mucho mayor que la de las lámparas de destello; el calor reactivo generado durante la operación es pequeño, la temperatura media es estable y se puede convertir en un dispositivo completamente curado, eliminando la influencia de la vibración, y la línea del espectro láser es más estrecha, mejor estabilidad de frecuencia; larga vida, estructura simple y fácil de usar.
La principal ventaja de los láseres de estado sólido sobre los láseres de fibra es que la energía de un solo pulso es mayor. Combinada con la modulación de pulso ultracorto, la potencia continua generalmente supera los 100 W y la potencia máxima del pulso puede llegar a 109 W. Sin embargo, debido a que la preparación del medio de trabajo es más complicada, resulta más cara.
La longitud de onda principal es el infrarrojo cercano de 1064 nm y se puede obtener un láser de estado sólido de 532 nm, un láser de estado sólido de 355 nm y un láser de estado sólido de 266 nm duplicando la frecuencia.
3.4 El láser semiconductor, también conocido como diodo láser, es un láser que utiliza materiales semiconductores como sustancia de trabajo.
Los láseres semiconductores no requieren estructuras complejas de cavidades resonantes, por lo que son muy adecuados para necesidades de miniaturización y peso ligero. Su tasa de conversión fotoeléctrica es alta, su vida útil es larga y no requiere mantenimiento. A menudo se utiliza para señalar, mostrar, comunicar y en otras ocasiones. También se utiliza a menudo como fuente de bombeo para otros láseres. Los diodos láser, los punteros láser y otros productos familiares utilizan láseres semiconductores.
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