Quels types de lasers existe-t-il ? (Partie 1)

Laserest connue comme "la règle la plus précise", "le couteau le plus rapide" et "la lumière la plus brillante", et est l'une des quatre inventions majeures de la technologie informatique du XXe siècle, de la technologie de l'énergie atomique et de la technologie des semi-conducteurs. À l'heure actuelle, le laser est largement utilisé dans tous les domaines de la vie en raison de ses caractéristiques très avantageuses, notamment la découpe de tôle, la fabrication industrielle, le médical alimentaire, l'aérospatiale, etc. Avec le développement vigoureux de l'industrie manufacturière de haute technologie représentée par les véhicules à énergie nouvelle, la technologie laser a gagné un espace de jeu plus large.

En tant que composant central de toutes les applications laser, le laser est la partie la plus importante de toutes les applications laser. Et il existe de nombreux types de lasers. Ci-dessous, il sera classé sous plusieurs aspects tels que le matériau de travail laser, le mode d'excitation, le mode de fonctionnement, la plage de longueurs d'onde de sortie, etc.

1. Classé par matériau de travail

Selon les différents états du matériau de travail, tous les lasers peuvent être divisés dans les catégories suivantes :

①lasers solides (cristal et verre), la substance de travail utilisée par ces lasers est fabriquée en incorporant des ions métalliques qui peuvent produire un rayonnement stimulé dans un cristal ou une matrice de verre pour former un centre lumineux ;

② Lasers à gaz, la substance de travail qu'ils utilisent est le gaz, et selon la différence de nature des particules de travail qui produisent réellement une émission stimulée dans le gaz, il est en outre divisé en lasers à gaz atomiques, lasers à gaz ioniques, lasers à gaz moléculaires, lasers à gaz excimer, etc.;

③ Lasers liquides, les substances de travail utilisées par ce type de laser comprennent principalement deux catégories, l'une est une solution de colorant fluorescent organique, l'autre est une solution de composé inorganique contenant des ions de métaux de terres rares, dans laquelle les ions métalliques (tels que Nd) jouent le rôle des particules de travail, et les liquides composés inorganiques (tels que SeOCl) jouent le rôle de la matrice ;

④ Lasers à semi-conducteurs, ce type de laser est un certain matériau semi-conducteur en tant que substance de travail pour produire une émission stimulée, le principe passe par une certaine méthode d'excitation (injection électrique, pompe optique ou injection de faisceau d'électrons à haute énergie), entre les bandes d'énergie des matériaux semi-conducteurs ou entre les bandes d'énergie et les niveaux d'impuretés, en stimulant les porteurs hors équilibre pour obtenir l'inversion du nombre de particules, L'émission stimulée de lumière est produite.

⑤Laser à électrons libres, il s'agit d'un type spécial de nouveau laser, la substance de travail pour le mouvement à grande vitesse du faisceau d'électrons libres directionnel dans le changement périodique spatial du champ magnétique, tant que la vitesse du faisceau d'électrons libres peut être modifié pour produire un rayonnement électromagnétique cohérent accordable, en principe, le spectre de rayonnement cohérent peut être transféré de la bande des rayons X à la région des micro-ondes, il a donc une perspective très attrayante.

2. Classé par motivation

① Laser à pompe optique. Il s'agit de lasers excités par pompage optique, dont la quasi-totalité des lasers solides et des lasers liquides, ainsi que quelques lasers à gaz et lasers à semi-conducteurs.

② Laser excité électriquement. La plupart des lasers à gaz sont excités par décharge de gaz (décharge CC, décharge CA, décharge pulsée, injection de faisceau d'électrons), tandis que la plupart des lasers à semi-conducteurs courants sont excités par injection de courant de jonction, et certains lasers à semi-conducteurs peuvent également être excités par injection de faisceau d'électrons à haute énergie. .

③ Laser chimique. Il s'agit d'un laser qui utilise l'énergie libérée par la réaction chimique pour stimuler la substance de travail, et la réaction chimique produite peut être déclenchée respectivement par la lumière, la décharge électrique et l'initiation chimique.

④ Laser à pompage nucléaire. Il fait référence à une classe de lasers spéciaux qui utilisent l'énergie libérée par de petites réactions de fission nucléaire pour exciter des substances actives, telles que les lasers à hélium-argon à pompage nucléaire.

3. Classé par mode de fonctionnement

En raison des différentes substances de travail, des méthodes d'excitation et des objectifs d'application utilisés par le laser, son mode de fonctionnement et son état de fonctionnement sont également différents en conséquence, qui peuvent être divisés en types principaux suivants.

① Les lasers continus, dont le travail est caractérisé par l'excitation de la substance de travail et la sortie laser correspondante, peuvent être poursuivis de manière continue dans une longue plage de temps, les lasers solides excités par des sources lumineuses continues et les lasers à gaz et les lasers à semi-conducteurs fonctionnant dans un mode d'excitation électrique continue sont de cette classe. En raison de l'effet de surchauffe inévitable de l'appareil pendant le fonctionnement continu, la plupart d'entre eux doivent prendre des mesures de refroidissement appropriées.

② Lasers à impulsion unique, pour de tels lasers, l'excitation de la substance de travail et l'émission laser correspondante sont un processus à impulsion unique du point de vue temporel, les lasers solides généraux, les lasers liquides et certains lasers à gaz spéciaux, tous fonctionnent dans de cette façon, à ce moment, l'effet thermique de l'appareil peut être ignoré, de sorte que des mesures de refroidissement spéciales ne peuvent pas être prises.

③ Laser à impulsions répétées, ce type d'appareil se caractérise par sa sortie pour une série d'impulsions laser répétées, pour cette raison, l'appareil peut être stimulé par des impulsions répétées, ou de manière continue pour stimuler mais d'une certaine manière l'oscillation laser modulée processus, afin d'obtenir une sortie laser à impulsions répétées, nécessite généralement également que l'appareil prenne des mesures de refroidissement efficaces.

④ Laser accordable, qui se réfère spécifiquement à l'utilisation d'une certaine technologie de commutation pour obtenir une puissance de sortie plus élevée du laser à impulsions, son principe de fonctionnement est dans la substance de travail après la formation de l'état d'inversion du nombre de particules ne le fait pas produire d'oscillation laser (l'interrupteur est à l'état éteint), le nombre de particules accumulées à un degré suffisamment élevé, allumez soudainement l'interrupteur. Ainsi, une oscillation laser très forte et une sortie laser à impulsions haute puissance peuvent être formées en peu de temps (par exemple 10 à 10 secondes)

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