일반적으로 사용되는 주류 레이저의 소개 및 응용

최초의 고체 펄스 루비 레이저가 출현한 이후 레이저의 개발은 매우 빠르게 진행되었으며, 다양한 작업 재료와 작동 모드를 갖춘 레이저가 계속해서 등장해 왔습니다. 레이저는 다양한 방식으로 분류됩니다.

1. 작동 모드에 따라 연속 레이저, 준 연속 레이저, 펄스 레이저, 초단 펄스 레이저로 구분됩니다.

연속 레이저의 레이저 출력은 연속적이며 레이저 절단, 용접 및 클래딩 분야에서 널리 사용됩니다. 그 작동 특성은 작동 물질의 여기와 해당 레이저 출력이 장기간에 걸쳐 연속적으로 계속될 수 있다는 것입니다. 연속 작동 중에는 장치의 과열 효과를 피할 수 없는 경우가 많으므로 대부분의 경우 적절한 냉각 조치를 취해야 합니다.

펄스 레이저는 출력 전력이 크며 레이저 마킹, 절단, 거리 측정 등에 적합합니다. 작동 특성에는 좁은 펄스 폭을 형성하기 위한 레이저 에너지 압축, 높은 피크 전력 및 주로 Q-스위칭, 모드 잠금을 포함한 조정 가능한 반복 주파수가 포함됩니다. , MOPA 및 기타 방법. 단일 펄스 전력을 증가시키면 과열 효과 및 Edge Chipping 효과를 효과적으로 줄일 수 있으므로 미세 가공에 주로 사용됩니다.

2. 작업 대역에 따라 적외선 레이저, 가시 광선 레이저, 자외선 레이저, X선 레이저로 구분됩니다.

중적외선 레이저는 주로 널리 사용되는 10.6um CO2 레이저입니다.

근적외선 레이저는 레이저 가공 분야에서 1064~1070nm를 포함하여 널리 사용됩니다. 광섬유 통신 분야에서는 1310 및 1550nm; 라이더 범위 분야의 905nm 및 1550nm; 펌프 용도의 경우 878nm, 976nm 등;

가시광선 레이저는 532nm에서 1064nm까지 주파수를 두 배로 늘릴 수 있으므로 532nm 녹색 레이저는 레이저 가공, 의료 응용 분야 등에 널리 사용됩니다.

UV 레이저에는 주로 355nm와 266nm가 포함됩니다. UV는 냉광원이므로 미세 가공, 마킹, 의료용 등에 주로 사용됩니다.

3. 작동 매체에 따라 가스 레이저, 파이버 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저 등으로 구분됩니다.

3.1 가스 레이저에는 주로 CO2 가스 분자를 작동 매체로 사용하는 CO2 레이저가 포함됩니다. 레이저 파장은 10.6um과 9.6um입니다.

주요 특징:

- 파장은 비금속 재료 가공에 적합하여 파이버 레이저가 비금속을 가공할 수 없는 문제를 보완하고 가공 분야의 파이버 레이저 가공과 다른 특성을 가지고 있습니다.

-에너지 변환 효율은 약 20%~25%이고, 연속 출력 전력은 104W 수준에 도달할 수 있으며, 펄스 출력 에너지는 104줄 수준에 도달할 수 있으며, 펄스 폭은 나노초 수준으로 압축될 수 있습니다.

-파장은 대기 창에 적합하며 가시 광선 및 1064nm 적외선보다 사람의 눈에 훨씬 덜 해롭습니다.

재료 가공, 통신, 레이더, 유도 화학 반응, 수술 등에 널리 사용됩니다. 또한 레이저 유도 열핵 반응, 동위원소 레이저 분리, 레이저 무기에도 사용할 수 있습니다.

3.2 파이버 레이저는 희토류 원소가 도핑된 유리 파이버를 이득 매질로 사용하는 레이저를 의미합니다. 뛰어난 성능과 특성, 가격상의 장점으로 인해 현재 가장 널리 사용되는 레이저입니다. 특징은 다음과 같습니다:

(1) 좋은 빔 품질: 광섬유의 도파관 구조는 광섬유 레이저가 단일 가로 모드 출력을 얻기 쉽고 외부 요인의 영향을 거의 받지 않으며 고휘도 레이저 출력을 달성할 수 있음을 결정합니다.

(2) 출력 레이저에는 많은 파장이 있습니다. 이는 희토류 이온의 에너지 준위가 매우 풍부하고 희토류 이온의 종류가 많기 때문입니다.

(3) 고효율: 상업용 파이버 레이저의 전체 전기 광학 효율은 25%에 달해 비용 절감, 에너지 절약 및 환경 보호에 유리합니다.

(4) 우수한 방열 특성: 유리 재료는 체적 대 면적 비율이 매우 낮고 열 방출이 빠르며 손실이 적으므로 변환 효율이 높고 레이저 임계값이 낮습니다.

(5) 컴팩트한 구조와 높은 신뢰성: 공진 공동에는 광학 렌즈가 없으므로 조정이 필요 없고 유지 관리가 필요 없으며 안정성이 높아 기존 레이저와 비교할 수 없는 장점이 있습니다.

(6) 낮은 제조 비용: 유리 광섬유는 제조 비용이 저렴하고 기술이 성숙되었으며 광섬유의 권취성에 따른 소형화 및 고강도화의 장점이 있습니다.

파이버 레이저는 레이저 파이버 통신, 레이저 공간 장거리 통신, 산업 조선, 자동차 제조, 레이저 조각, 레이저 마킹, 레이저 절단, 인쇄 롤러, 군사 방위 및 보안, 의료 장비 및 장비, 다른 레이저 Pu Yuan 용 펌프 등.

3.3 고체 레이저의 작동 매체는 절연 결정이며 일반적으로 광학 펌핑에 의해 여기됩니다.

YAG 레이저(루비듐 도핑 이트륨 알루미늄 가닛 결정)는 일반적으로 크립톤 또는 크세논 램프를 펌프 램프로 사용합니다. 왜냐하면 펌프 빛의 특정 파장 중 일부만 Nd 이온에 흡수되고 대부분의 에너지가 열 에너지로 변환되기 때문입니다. 일반적으로 YAG 레이저 에너지 변환 효율은 낮습니다. 그리고 느린 처리 ​​속도는 점차 파이버 레이저로 대체됩니다.

새로운 고체 레이저, 반도체 레이저로 펌핑되는 고출력 고체 레이저. 장점은 에너지 변환 효율이 높다는 점이며, 반도체 레이저의 전기광 변환 효율은 50%에 달해 플래시 램프보다 훨씬 높습니다. 작동 중에 발생하는 반응열이 작고 매체 온도가 안정적이며 완전히 경화된 장치로 만들어 진동의 영향을 제거할 수 있으며 레이저 스펙트럼 라인이 더 좁고 주파수 안정성이 더 좋습니다. 긴 수명, 간단한 구조 및 사용하기 쉽습니다.

파이버 레이저에 비해 고체 레이저의 주요 장점은 단일 펄스 에너지가 더 높다는 것입니다. 초단파 펄스 변조와 결합하면 연속 전력은 일반적으로 100W 이상이고 피크 펄스 전력은 최대 109W까지 높아질 수 있습니다. 그러나 작동 매체의 준비가 더 복잡하기 때문에 비용이 더 많이 듭니다.

주 파장은 1064nm 근적외선이며, 532nm 고체 레이저, 355nm 고체 레이저, 266nm 고체 레이저는 주파수를 두 배로 늘려 얻을 수 있다.

3.4 레이저 다이오드라고도 알려진 반도체 레이저는 반도체 재료를 작동 물질로 사용하는 레이저입니다.

반도체 레이저는 복잡한 공진 공동 구조가 필요하지 않으므로 소형화 및 경량화 요구에 매우 적합합니다. 광전 변환율이 높고 수명이 길며 유지 관리가 필요하지 않습니다. 포인팅, 디스플레이, 통신 범위 지정 및 기타 경우에 자주 사용됩니다. 또한 다른 레이저의 펌프 소스로도 자주 사용됩니다. 레이저 다이오드, 레이저 포인터 및 기타 친숙한 제품은 모두 반도체 레이저를 사용합니다.