Набор лазерных диодов, соединенных по определенной электрической диодной накачке лазера это и собранных в единую конструкцию. Коллиматор пучка лазерного излучения, внутри которого вблизи минимального сечения пучка лазерного излучения помещена диафрагма пространственной фильтрации. Дискретный размер узи аппаратами частоты лазерного излучения, обеспечивающий получение частот, кратных основной частоте лазерного излучения. Аппарат для вакуумного массажа цена лазер, александритовый лазер аппарат dekalb il котором лазерная активная среда создается в результате фотодиссоциации молекул. Например, разрабатываются материалы, которые смогут сжимать миллиарды импульсов в одну секунду, что приведет к созданию фемтосекундных лазеров, обеспечивающих десятки импульсов в каждую наносекунду.
- Газовый лазер со200
- Coherent лазер диодный
- Аппараты смас лифтинга сравнение
- Самый лучший аппарат для лазерной эпиляции эффективный
Что такое твердотельный лазер, виды, устройство и принцип работы
Появление лазерных диодов, компактных, эффективных и надежных, позволяет ожидать скорого революционного прорыва в технологии резки и глубинной сварки металлов. Однако остаются нерешенными проблемы получения луча высокого качества. Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности. Вход: Ваш e-mail:. Архив журнала: Медиаданные: Учредитель. Реклама: В журнале. Авторам: Требования к статьям.
Контакты: Распространение. Журналы: Электроника НТБ. Книги по фотонике читать книгу. Урик Винсент Дж. Под ред. Скворцов Л. Другие серии книг:. Загрузить полную PDF-версию статьи Малогабаритные и высокоэффективные лазерные диоды были разработаны более 20 лет назад. Сразу же после их появления, стало очевидно, что если удастся получить диодный лазер, качество луча которого удовлетворит промышленные технологии, то это произведет настоящую технологическую революцию.
Для того чтобы проще объяснить принципы этой технологии, предложим пример с обычной столовой солонкой. Она имеет форму цилиндра с диаметром около 30 миллиметров и высотой приблизительно 70 миллиметров. Таким образом, объем солонки составляет приблизительно 50 кубических сантиметров. Теперь давайте высыплем соль и заполним солонку лазерными диодами высокой эффективности. Попытайтесь представить себе лазер мощностью один мегаватт, который можно просто положить в карман и взять с собой куда угодно.
Конечно же, чисто теоретически. Для этого нам придется также разместить в солонке блок питания, систему охлаждения, систему наведения луча и все другие обязательные принадлежности устройства. Один мегаватт мощности внутри обыкновенной солонки. Неудивительно, что лазерный диод захватил умы многих исследователей и разработчиков в области обработки материалов уже с самого момента своего появления. Главный фактор, привлекающий внимание — это то, что в таких небольших лазерах заложен огромный технологический потенциал: компактность установки. Каждый диод представляет собой независимый лазерный источник. Если удастся обеспечить мощность диодов, достаточную для сварки и резки листового металла, появится совершенно новый источник накачки лазерного луча для промышленного применения.
Даже с учетом всех упомянутых дополнительных компонентов этот источник будет настолько простым, компактным, эффективным и недорогим, что его появление произведет переворот в большинстве ныне принятых технологий, включая даже собственно лазерные технологии. Преимущества диода Лазерные диоды представляют собой самый компактный источник лазерного излучения из всех когда-либо применявшихся в лазерных технологиях. Полупроводниковые диоды являются твердотельными устройствами, поэтому отличаются высокой прочностью и надежностью. Они характеризуются высокой долговечностью, причем по мере совершенствования технологий их эксплуатационный ресурс продолжает увеличиваться.
Лазерные диоды чрезвычайно эффективны, потому что они преобразовывают энергию непосредственно в лазерное излучение. Учитывая уровень развития современной технологии производства чипов, надо понимать, что они могут быть изготовлены в больших количествах и с небольшими затратами. Однако показатели качества луча ограничивают применение диодных лазеров, оставляя для них открытыми лишь некоторые специальные области. На фоне указанных преимуществ заметны два основных недостатка. Тем не менее, они являются критическими с точки зрения промышленной обработки материалов. Один недостаток — это невозможность произвольно регулировать выходную мощность диодов.
Подобно всем полупроводникам, лазерные диоды подвержены нагреву. Во время излучения энергия от зеркала резонатора рассеивается прямо на поверхность крошечных диодов. Выходная мощность диодов может достигать 20 ватт. Если диоды объединить в линейки, их мощность суммируется. В таком виде их можно использовать для создания источника лазерного излучения высокой мощности. Прежде всего — в роли источников накачки. В некоторых случаях диодные лазеры с мощностью несколько сотен ватт и широким пучком в фокусе можно использовать для сваривания пластмасс или расплавления металлических поверхностей.
Они подходят также для пайки листового металла. Но в тех случаях, которые касаются глубокого сваривания, а тем более резки металла, диодные лазеры неэффективны из-за несовершенства их конструкции. Потому что тогда они не обеспечивают требуемого качества луча. Как правило, для глубокого сваривания металла требуется лазерный луч с произведением параметров луча не хуже 30 мм на миллирадиан. Для прецизионной резки металла требуется луч еще более высокого качества, когда произведение параметров должно выражаться однозначным числом. В то же время луч лазерного диода высокой мощности характеризуется двумя различными произведениями параметров — в зависимости от направления просмотра, каждое из которых составляет несколько сотен миллиметров на миллирадиан.
Проблемы обеспечения качества луча Трудности в получении луча высокого качества, которые встают перед разработчиками лазерных диодов, связаны как раз с одним из их преимуществ — замечательными маленькими размерами. Если посмотреть сквозь увеличительное стекло на диод рис. По пропорциям ее можно сравнить с пачкой жевательной резинки. Подобно упаковке из пластин жевательной резинки, эта полоса состоит из нескольких слоев. На границе между двумя слоями сталкиваются носители положительных и отрицательных зарядов, в результате чего высвобождаются фотоны рис. Они "протекают" по границам слоя через полоски арсенида галлия, частично отражаются и выходят на поверхность в форме лазерного излучения.
Эффективность преобразования электроэнергии в энергию светового излучения зависит от толщины упомянутых слоев. Для высокоэффективных диодов, которые используются в диодных лазерах, полная высота активной зоны диода не превышает одого микрометра рис. Такая конструкция обеспечивает генерацию луча с эллиптическим поперечным сечением. Это приводит к тому, что луч в поперечном сечении имеет два разных диаметра рис.
Поэтому получаются два разных произведения параметров качества луча. По короткой вертикальной "быстрой оси" луч рассеивается с углом развертки приблизительно 45 градусов. Малая высота активной зоны производит эффект камеры с точечной диафрагмой. В то же время, столь незначительная высота также обусловливает очень маленький диаметр луча. Тогда окончательное произведение параметров луча составляет всего 0,3 мм на миллирадиан. Однако, по горизонтальной "медленной оси" луч рассеивается с углом приблизительно шесть градусов.
В этом случае диаметр луча соответствует ширине активной зоны, и, несмотря на малый угол развертки, произведение параметров пучка во многих случаях составляет нескольких сотен мм на миллирадиан. Объединение отдельных излучателей в линейки рис. С одной стороны образуется множество отдельных лучей асимметричного качества. Их необходимо свести вместе в один луч с симметричным сечением. Одно из решений данной проблемы кроется в использовании энергии диодных лучей для формирования нового луча с более высоким качеством. Такая схема соответствует концепции твердотельного кристаллического лазера с диодной накачкой. Однако этот процесс требует дополнительных затрат энергии, а это уже приводит к снижению КПД лазера.
Другое решение заключается в суммировании лазерных лучей от нескольких диодов непосредственно в оптическом волокне. Но при направлении светового излучения от линейки или, тем более, от каскада через оптоволоконный кабель приходится сталкиваться с другой проблемой. Она аналогична той, которая возникает при попытке направить луч с квадратным сечением через волновод круглого сечения. Когда полость круглого волновода внутри, конечно же, будет освещена, но при этом потеряется часть энергии светового луча, которая проходит снаружи трубки.
Кроме того, на торцевой поверхности оптошины имеется значительная "мертвая" зона. Ее появление вызвано отсутствием излучения из пространства между излучателями. При проецировании этих темных пятен на оптическое волокно снижается мощность и яркость результирующего луча. Другая ключевая проблема кроется в объединении диодного излучения внутри оптоволоконного канала. Чем выше качество луча на выходе и меньше количество излучателей, проецируемых на оптическое волокно, тем выше удельное поглощение световой энергии с поверхности оптоволокна на единицу диаметра канала. Тем меньшая часть энергии выдается тогда на выходе во внешнюю среду. Но при возрастании количества излучателей выходная мощность луча значительно уменьшается.
Таким образом, высокое качество луча может быть пока получено только для незначительной выходной мощности. Особая концепция обеспечения высокого качества луча заложена в конструкции излучателя TruDiode. Для генерирования светоизлучения в тонком оптоволоконном канале предпочтительно использовать как можно меньшее количество излучателей. Такой подход позволяет значительно повысить яркость луча на выходе модуля. Качество луча отдельных модулей не снижается при объединении в оптоволокне.
Произведение параметров качества луча установки в целом в этом случае пропорционально только диаметру комбинированного оптоволоконного кабеля, а не количеству генерирующих модулей. Девятнадцать модулей, каждый мощностью Вт, с произведением параметров качества луча 5 мм на миллирадиан на выходе оптоволоконного канала диаметром мкм образуют единую лазерную установку рис.
Смешивая лучи от двух лазерных модулей с одной длиной волны в одном оптоволоконном кабеле диаметром мкм, можно получить диодный лазер с высокой мощностью и яркостью луча рис. Если требуется высокая выходная мощность, придется смириться с толстым оптоволоконным кабелем и низким КПД. Придется также принять компромиссное решение по качеству луча — вплоть до низкого. Несмотря на все описанные проблемы, уже ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что широкий набор технологий сваривания и резки при обработке листового металла находится на рубеже нового технологического прорыва.
Что такое диодные лазеры и где используются?
В настоящее время интенсивное развитие твердотельных лазеров привело к созданию волоконных лазеров. В них накачка обеспечивается с помощью лазерных диодов ЛД , которые обладают значительным КПД, малыми массой, габаритами и энергопотреблением, высокими эксплуатационными характеристиками. Для обеспечения повышенной мощности излучения отдельные ЛД объединяются в линейки или в матрицы решетки. Они входят в состав модулей ЛД, содержащих собственно лазерный излучатель, блок накачки, систему охлаждения или термостабилизации, согласующую оптику и волоконный вывод для стыковки с накачиваемым волоконным лазером. Волоконные лазеры используются в волоконно-оптических системах связи, для гравировки и резки металлов, лазерной маркировки, точной сварки и т.
Накачка лазера. Виды и применение
Лазерные диоды — это полупроводниковые устройства, предназначенные для генерации когерентного света высокой интенсивности. Основой их работы является процесс вынужденного излучения, при котором атомы активной среды, находящиеся в возбужденном состоянии, испускают фотоны под действием приложенного электрического поля. Лазерные диоды находят широкое применение в различных отраслях, включая оптические дисковые накопители, коммуникационные системы, медицину, научные исследования, промышленность и многое другое. Благодаря своим компактным размерам, высокой эффективности и надёжности, они стали важной составляющей современных технологий, открывая новые горизонты для инноваций и разработок. В этой статье мы рассмотрим различные типы лазерных диодов, их особенности и области применения. Лазерный диод работает на основе излучения полупроводника, заключённого в резонатор. Основу его конструкции составляют гетеропереходы — слои полупроводниковых материалов с различными квантовыми и оптическими характеристиками.
Написать комментарий