各種レーザーの紹介

Краткий список типов лазеров

Лазеры можно разделить на шесть типов в зависимости от используемой среды: твердотельные лазеры, газовые лазеры, жидкостные лазеры, 半導体レーザー, химические лазеры и лазеры на парах металлов.

Твердотельные лазеры

固体レーザーは、固体媒質を使用するレーザーです。これらのレーザーで使用される固体材料は、ガラスまたは結晶材料です。固体レーザーの動作原理: 固体レーザーで使用されるガラスまたは結晶材料は、ベース材料とともにイオン性不純物として機能します。ドーピングは、物質に不純物を加えるプロセスを説明するために使用される用語です。これらのレーザーで使用される合金元素は、希土類元素であるツリウム (Tb)、エルビウム (Er)、イッテルビウム (Yb) です。使用されるキャリア材料は、イッテルビウムドープガラス、エルビウムドープイットリウムアルミニウムガーネット、エルビウムドープガラス、およびサファイアです。最も一般的に使用されるサポート材料は、エルビウムをドープしたイットリウム アルミニウム ガーネットです。固体レーザーの応用: これらのレーザーを使用すると、金属への穴あけが容易になります。これらは軍事分野で広く使用されています。固体レーザーの利点: これらのレーザーは、低コストの管状構造を持っています。固体レーザーの設計はシンプルです。出力放射線は連続的またはパルス化できます。活性媒体中に廃棄物が存在する可能性はほとんど、またはまったくありません。これらのレーザーは非常に効率的です。固体レーザーの欠点: 固体レーザーの出力放射は低いです。このタイプのレーザーの発散は可変で、0.05 度から 1 度まで変化します。ロッドの加熱により、レーザー内で電力損失が発生します。

ガスレーザー

ガスレーザーには、1 つ以上のガスまたは蒸気からなる活性媒体があります。これらのレーザーは、原子ガスレーザー (ヘリウムネオンレーザー)、分子ガスレーザー (二酸化炭素レーザー)、イオンガスレーザー (アルゴンイオンレーザー) に分類されます。

液体レーザー

液体レーザーは色素レーザーとも呼ばれます。このタイプのレーザーは、活性媒体として液体を使用します。液体レーザーで使用される活性物質は染料と呼ばれます。一般的な色素には、フルオレセイン、ローダミン B、ローダミン 6G などがあります。液体レーザーの動作原理: このタイプのレーザーの活性媒体は有機染料であり、それを溶解するために使用される溶媒は水、アルコール、またはエチレングリコールです。染料はリザーバーからキャピラリーにポンプで送られます。染料はフラッシュランプを通ってチューブから出ます。次に、出力ビームはブリュースター ウィンドウを通過し、50% 反射鏡である出力カプラーに到達します。出力波長を広範囲に調整可能です。液体レーザーの応用: これらのレーザーは医療や研究ツールとして広く使用されています。液体レーザーの利点: 高効率。広範囲の波長を取得可能。ビーム径が小さい。ビーム発散角は0.04～0.1度で、他のレーザーに比べて比較的小さいです。液体レーザーの欠点: これらのレーザーは高価です。レーザーを特定の周波数に調整するにはフィルターを使用する必要があるため、他の種類のレーザーよりも高価になります。どの素子が発光しているのかを判断するのは困難です。

Полупроводниковые лазеры:半導体レーザーは小型レーザーです。 LED と同様に機能しますが、出力ビームにはレーザーの特性があります。半導体ダイオードは、半導体技術を使用して製造されます。仕組み半導体レーザー:半導体レーザーに使用される活性材料はガリウムヒ素です。したがって、これらのレーザーはガリウムヒ素レーザーとも呼ばれます。半導体レーザーの動作原理は、順方向バイアスの pn ダイオードの動作原理と似ています。 Pn 材料は金属接点を介して DC 電源に接続されます。半導体レーザーは、p 材料と n 材料の間の接合に電流が注入されるため、注入レーザーとも呼ばれます。アプリケーションполупроводниковых лазеров:これらのレーザーは、さまざまな速度とパルス幅で光を放射できるため、当然、デジタル通信の送信機として使用されます。光ファイバー通信でも広く使用されています。半導体レーザーの利点: 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.

Химические лазеры: Химические лазеры генерируют лазерное излучение посредством химических реакций. Например, при химической реакции атомов фтора и водорода могут образовываться молекулы фтороводорода в возбуждённом состоянии. Таким образом, при быстром смешивании двух ионных газов может генерироваться лазерное излучение, поэтому дополнительная энергия не требуется; мощная световая энергия может быть получена непосредственно из химической реакции. Два основных типа устройств — это фтороводород (HF) и фторид дейтерия (DF). Первый имеет длину волны лазерного излучения от 2,6 до 3,3 микрометров, а второй — от 3,5 до 4,2 микрометров. Эти чисто химические лазеры в настоящее время способны достигать выходной мощности в несколько мегаватт, а их длина волны варьируется от ближнего до среднего инфракрасного диапазона. Эти лазеры легко распространяются в атмосфере или по оптоволокну. Поскольку химические лазеры генерируют лазерное излучение посредством химических реакций, они относительно компактны и хорошо подходят для полевых работ; в частности, они могут создавать мощные лазеры, которые могут использоваться в военных целях и в ядерном синтезе.

銅蒸気レーザーなどの金属蒸気レーザーは、主に緑色 (510.5 nm) と黄色 (578.2 nm) の光を生成し、平均出力 100 W、ピーク出力 100 kW を達成します。その主な用途は、液体レーザーのポンプ光源としてです。さらに、高速パルス撮影、大画面プロジェクションテレビ、材料処理にも使用できます。