Teknologi laser telah diintegrasikan ke dalam kehidupan sehari-hari di dunia modern. Jenis generator laser yang berbeda berfungsi pada panjang gelombang yang berbeda, menampilkan karakteristik yang berbeda, dan karena itu digunakan untuk tujuan yang berbeda.
Tergantung pada media yang digunakan, generator laser dibagi menjadi enam jenis: generator laser keadaan padat, gas, pewarna, dioda, serat, dan elektron bebas. Diantaranya, ada banyak subdivisi laser solid-state dan gas. Kecuali untuk laser elektron bebas, sebagian besar metode pembuatan laser didasarkan pada mekanisme yang sama, berdasarkan komponen seperti sumber pompa, resonator optik, dan media penguatan.
Artikel ini memandu Anda melalui jenis generator laser yang paling umum, fiturnya, dan aplikasinya.
Generator laser keadaan padat
Dalam generator laser solid-state, cahaya umumnya digunakan sebagai sumber pompa, dan kristal atau kaca digunakan untuk menghasilkan sinar laser. Bahannya terdiri dari matriks dan ion aktif. Bahan matriks menyediakan lingkungan untuk ion yang diaktifkan untuk menghasilkan laser. Ion aktif yang umum digunakan terutama ion logam transisi, seperti ion kromium, kobalt, dan nikel., dan ion logam tanah jarang, seperti ion neodymium. Cermin yang dilapisi dengan film dielektrik digunakan sebagai cermin resonator, termasuk cermin penuh dan setengah cermin. Dengan kombinasi berbagai ion aktif dan bahan matriks serta panjang gelombang eksitasi cahaya, laser dengan berbagai panjang gelombang dipancarkan.
Output panjang gelombang laser oleh generator laser ruby adalah 694.3nm, dan tingkat konversi fotolistrik serendah 0.1%. Namun, umur fluoresennya panjang, yang kondusif untuk penyimpanan energi, dan dapat menghasilkan daya puncak pulsa yang tinggi. Laser yang dihasilkan oleh batang rubi dengan ketebalan inti pena dan sinar yang panjang dapat dengan mudah menembus lembaran besi. Sebelum munculnya sistem laser YAG yang lebih efisien, sistem laser ruby banyak digunakan dalam pemotongan dan pengeboran. Selain itu, cahaya 694nm mudah diserap oleh melanin, sehingga laser rubi juga digunakan dalam pengobatan lesi berpigmen (bercak kulit).
Generator laser Ti:Sapphire memiliki rentang panjang gelombang yang dapat disesuaikan dari 660nm hingga 1200nm. Ketika digunakan dengan teknologi penggandaan frekuensi (yang dapat menggandakan frekuensi cahaya, yaitu membagi dua panjang gelombang), rentang panjang gelombang dapat diperpanjang hingga 330nm-600nm. Sistem laser titanium safir digunakan dalam spektroskopi femtosecond, penelitian optik nonlinier, pembangkitan cahaya putih, pembangkitan gelombang terahertz, dll., dan juga memiliki aplikasi dalam kecantikan medis.
YAG adalah akronim dari yttrium aluminium garnet, yang merupakan matriks kristal laser terbaik saat ini. Setelah didoping dengan neodymium (Nd), dapat menghasilkan cahaya 1064nm, dan daya keluaran kontinu maksimum dapat mencapai 1000w. Pada awalnya, lampu flash gas inert digunakan sebagai sumber pompa, tetapi metode pompa lampu flash memiliki rentang spektral yang luas, kebetulan yang buruk dengan spektrum penyerapan media penguatan, dan beban panas yang besar, menghasilkan rendah tingkat konversi fotolistrik. Menggunakan pemompaan dioda laser (LD), sistem dapat menghasilkan sinar laser dengan efisiensi tinggi, daya tinggi, dan umur panjang.
Generator laser Nd:YAG dapat digunakan dalam pengobatan hemangioma dan menghambat pertumbuhan tumor. Namun, kerusakan termal pada jaringan tidak selektif. Saat membekukan pembuluh darah tumor, kelebihan energi juga akan merusak jaringan normal di sekitarnya, dan mudah meninggalkan bekas luka setelah operasi. Oleh karena itu, laser Nd:YAG banyak digunakan dalam pembedahan, ginekologi, THT, dan kurang dalam dermatologi.
Yb:YAG, Ytterbium (Yb) diolah menjadi YAG, yang dapat menghasilkan cahaya 1030nm. Panjang gelombang pompa Yb: YAG adalah 941nm, yang sangat dekat dengan panjang gelombang keluaran, yang dapat mencapai efisiensi kuantum pompa sebesar 91.4%. Itu berarti sebagian besar energi input diubah menjadi energi output sementara hanya sebagian kecil energi yang berubah menjadi panas. Panas yang dihasilkan oleh pompa ditekan hingga 10%, persentase yang relatif rendah dibandingkan dengan Nd:YAG, yang kehilangan 25% hingga 30% energi dalam bentuk panas. Yb:YAG telah menjadi salah satu media laser solid-state yang paling menarik, dan generator laser solid-state Yb:YAG berdaya tinggi yang dipompa LD telah menjadi hotspot penelitian baru, dengan potensi solid-efisiensi tinggi dan berdaya tinggi -negara generator laser.
Selain dua unsur di atas, YAG dapat didoping dengan holmium (Ho), erbium (Er), dan banyak unsur lainnya. Ho:YAG menghasilkan laser 2097nm dan 2091nm yang aman untuk mata, terutama untuk komunikasi optik, radar, dan aplikasi medis. Er:YAG menghasilkan cahaya 2.9 μm, dan tubuh manusia memiliki tingkat penyerapan panjang gelombang ini yang tinggi, sehingga memiliki potensi besar untuk digunakan untuk operasi laser dan bedah vaskular.
Pembangkit laser gas
Generator laser gas adalah sistem laser yang menggunakan gas sebagai media penguatan, umumnya memompa pelepasan gas. Jenis gas meliputi gas atom (helium-neon, ion gas mulia, dan uap logam), gas molekuler (nitrogen dan karbon dioksida), dan gas excimer. Mereka umumnya diproduksi di bawah reaksi kimia.
Generator laser HeNe (HeNe) menggunakan campuran 75% atau lebih He dan 15% atau kurang Ne sebagai media penguatan. Tergantung pada lingkungan kerja, dapat memancarkan hijau (543.5nm), kuning (594.1nm), oranye (612.0nm), merah (632.8nm), dan tiga jenis cahaya inframerah dekat (1152nm, 1523nm, dan 3391nm), di antaranya lampu merah (632.8nm) adalah yang paling umum digunakan. Keluaran sinar oleh generator laser HeNe memiliki distribusi Gaussian, dan kualitas sinar sangat stabil. Meski dayanya tidak tinggi, namun memiliki kinerja yang baik di bidang pengukuran presisi.
Generator laser gas mulia biasa bekerja dengan ion argon (Ar+) dan ion kripton (Kr+). Tingkat konversi energinya dapat mencapai hingga 0.6%, dan dapat secara terus menerus dan stabil menghasilkan daya 30-50w untuk waktu yang lama, dan masa hidupnya melebihi 1000 jam. Jenis laser ini terutama digunakan dalam tampilan laser, spektroskopi Raman, holografi, optik nonlinier, dan bidang penelitian lainnya, serta diagnosis medis, pemisahan warna pencetakan, pemrosesan bahan metrologi, dan pemrosesan informasi.
Generator laser uap logam bekerja dengan uap logam. Misalnya, generator laser uap tembaga terutama menghasilkan lampu hijau (510.5nm) dan lampu kuning (578.2nm), yang dapat mencapai daya rata-rata 100w dan daya puncak 100kw. Aplikasi utamanya adalah sumber pompa generator laser pewarna. Selain itu, ini juga dapat digunakan untuk fotografi flash berkecepatan tinggi, TV proyeksi layar besar, dan pemrosesan material.
Generator laser molekul nitrogen menggunakan nitrogen sebagai media penguatan, yang dapat memancarkan sinar ultraviolet 337.1 nm, 357.7 nm, dan 315.9 nm, dan daya puncaknya dapat mencapai 45kw. Ini dapat digunakan sebagai sumber cahaya pompa untuk generator laser pewarna organik dan juga banyak digunakan dalam pemisahan laser isotop, diagnosis fluoresensi, fotografi kecepatan sangat tinggi, deteksi polusi, perawatan medis dan kesehatan, dan pemuliaan pertanian. Karena panjang gelombangnya yang pendek lebih mudah difokuskan untuk mendapatkan titik kecil, ia juga dapat digunakan untuk memproses komponen sub-mikron.
Media penguatan yang digunakan dalam generator laser CO2 adalah karbon dioksida yang dicampur dengan helium dan nitrogen, yang dapat menghasilkan cahaya inframerah jauh yang berpusat pada panjang gelombang 9.6 μm dan 10.6 μm. Generator memiliki tingkat konversi energi yang tinggi, daya keluaran dapat berkisar dari beberapa watt hingga puluhan ribu watt, dan kualitas sinar yang sangat tinggi membuat generator laser CO2 banyak digunakan dalam pemrosesan material, penelitian ilmiah, pertahanan nasional, dan obat-obatan.
Excimers adalah molekul tidak stabil yang diisi dengan campuran gas mulia dan gas halogen yang berbeda di resonator untuk menghasilkan laser dengan panjang gelombang berbeda. Eksitasi biasanya dicapai dengan pancaran elektron relativistik (energi lebih besar dari 200 keV) atau dengan pelepasan pulsa cepat transversal. Ketika ikatan molekul yang tidak stabil dari excimer keadaan tereksitasi dipecah dan dipisahkan menjadi atom keadaan dasar, energi keadaan tereksitasi dilepaskan dalam bentuk radiasi laser. Ini banyak digunakan dalam medis, komunikasi optik, tampilan semikonduktor, penginderaan jauh, senjata laser, dan bidang lainnya.
Generator laser kimia adalah jenis khusus sistem laser gas yang menggunakan energi yang dilepaskan oleh reaksi kimia untuk mewujudkan inversi nomor partikel. Sebagian besar dari mereka bekerja dalam mode transisi molekuler, dan rentang panjang gelombang tipikal berada di wilayah spektral inframerah-dekat hingga inframerah-menengah. Yang paling penting adalah perangkat hidrogen fluorida (HF) dan deuterium fluorida (DF). Yang pertama dapat menghasilkan lebih dari 15 garis spektral antara 2.6 dan 3.3 mikron; yang terakhir memiliki sekitar 25 garis spektral antara 3.5 dan 4.2 mikron. Kedua perangkat saat ini mampu menghasilkan keluaran multi-megawatt. Karena energinya yang sangat besar, umumnya digunakan dalam bidang teknik nuklir dan militer.
Penghasil laser pewarna
Generator laser pewarna menggunakan pewarna organik sebagai media laser, biasanya larutan cair. Generator laser pewarna umumnya dapat digunakan pada rentang panjang gelombang yang lebih luas daripada media laser gas dan solid-state. Bandwidth lebarnya membuatnya sangat cocok untuk generator laser merdu dan berdenyut. Namun, karena umur mediumnya yang pendek dan daya keluaran yang terbatas, pada dasarnya ini digantikan oleh laser keadaan padat yang dapat diatur panjang gelombangnya seperti safir titanium.
Generator laser dioda
Generator laser dioda adalah sistem laser yang menggunakan bahan semikonduktor sebagai mediumnya. Ada tiga mode eksitasi: injeksi listrik, eksitasi berkas elektron, dan pemompaan optik. Karena ukurannya yang kecil, harga rendah, efisiensi tinggi, masa pakai yang lama, dan konsumsi daya yang rendah, dapat digunakan dalam informasi elektronik, pencetakan laser, penunjuk laser, komunikasi optik, TV laser, proyektor laser kecil, informasi elektronik, optik terintegrasi , dan bidang lainnya.
Generator laser serat
Generator laser serat adalah jenis sistem laser yang menggunakan serat kaca yang didoping elemen tanah jarang sebagai media penguatan. Ini dapat digunakan untuk mencetak gulungan, logam, dan pengeboran non-logam, pemotongan, pengelasan (mematri, pendinginan air, kelongsong, dan pengelasan dalam), militer, pertahanan dan keamanan, peralatan medis, infrastruktur skala besar, dan sebagai pompa untuk sumber laser lainnya.
Generator laser elektron bebas
Generator laser elektron bebas adalah jenis baru sumber radiasi koheren berdaya tinggi yang berbeda dari generator laser tradisional. Itu tidak membutuhkan gas, cair, atau padat sebagai media tetapi secara langsung mengubah energi kinetik dari berkas elektron berenergi tinggi menjadi energi radiasi yang koheren. Oleh karena itu, dapat juga dianggap bahwa bahan kerja generator laser elektron bebas adalah elektron bebas. Ini memiliki serangkaian karakteristik yang sangat baik seperti daya tinggi, efisiensi tinggi, berbagai penyetelan panjang gelombang, dan struktur waktu pulsa ultra-pendek. Kecuali itu, tidak ada generator laser yang dapat memiliki fitur ini pada saat yang bersamaan. Ini memiliki prospek yang cukup besar di bidang penelitian fisika, senjata laser, fusi laser, fotokimia, dan komunikasi optik.
Sumber dari Gayacnc
Penafian: Informasi yang disebutkan di atas disediakan oleh Stylecnc secara independen dari Alibaba.com. Alibaba.com tidak memberikan pernyataan dan jaminan mengenai kualitas dan keandalan penjual dan produk.
