Was ist ein Festkörper- (YAG-) Laser

Als die Fertigungsgenauigkeit in das Mikrometer-Zeitalter eintrat, hat Jiangpin Technology mit Festkörperlasern die industriellen Grenzen neu gezeichnet - dieses „Lichtschwert“ mit Festkristallen als Energiekern, das sich durch präzise Schweiß- und Markiergenauigkeit auszeichnet und Wellenlängen von Infrarot bis Ultraviolett umfasst, hat das Maß der chinesischen Präzision in die Adern von PCB-Platinen, Batteriekernen und Bildschirmen eingeprägt. Nun schauen wir uns gemeinsam Festkörperlaser an:

Festkörperlaser sind Laser, die auf festen Verstärkungsmedien basieren (wie Kristalle oder Gläser, die mit seltenerden oder Übergangsmetallionen dotiert sind), die Ausgangsleistungen im Bereich von einigen Milliwatt bis zu einigen Kilowatt erzeugen können. Viele Festkörperlaser verwenden Blitzlampen oder Bogenlampen zur Lichtpumpe. Diese Pumpschienen sind relativ kostengünstig und können sehr hohe Leistungen liefern, aber ihre Effizienz ist ziemlich niedrig, ihre Lebensdauer durchschnittlich, und es treten starke thermische Effekte im Verstärkungsmedium auf, wie der thermische Linseneffekt. Laserdioden werden am häufigsten verwendet, um Festkörperlaser zu pumpen, und diese lasergesteuerten Festkörperlaser (DPSS-Laser, auch als Voll-Festkörperlaser bekannt) haben viele Vorteile, wie kompakte Installation, lange Lebensdauer und exzellente Strahlqualität. Ihr Arbeitsmodus kann kontinuierlich sein, das heißt, er kann einen kontinuierlichen Laseroutput erzeugen, oder pulsartig, das heißt, er kann kurze, hochleistungsfähige Laserpulse produzieren.

Arbeitsprinzip:

Das in Festkörperlaser verwendete Aktivmedium ist ein fester Stoff. In der Regel verwenden alle festen Materialien optisches Pumpen, das heißt, die Lichtquelle wird als Energiequelle verwendet, um Energie auf das Verstärkungsmedium anzuwenden. Die Elektronen im Verstärkungsmedium werden nach dem Absorbieren der Pumpenergie auf eine höhere Energieebene erregt. Im erregten Zustand übergangenen einige Elektronen von höheren Energieebenen zu spezifischen metastabilen Energieebenen. Die Lebensdauer metastabiler Zustände ist länger als die anderer erregter Zustände, sodass Energie gespeichert und akkumuliert werden kann. Wenn ein Elektron im metastabilen Zustand in den Grundzustand zurücküberschaltet, emittiert es ein Photon mit einer bestimmten Energie und Wellenlänge. Die entstandenen Photonen erfahren multiple Reflexionen innerhalb der Laserhöhle. Dieses Rückkopplungsmechanismus verstärkt die angeregte Strahlung, wodurch ein starker Laserstrahl erzeugt wird. Ein Teil des verstärkten Lichts passiert durch einige der Spiegel und bildet eine Laserausgabe. Der Ausgangsstrahl hat normalerweise eine schmale Linienbreite und wird durch eine spezifische Wellenlänge charakterisiert, die mit dem Energiounterchied zwischen dem metastabilen Zustand und dem Grundzustand in Beziehung steht.

Festkörperlaser-Typ:

Die Ausgangsleistung kleiner diodenangeregter Nd:YAG-Laser (YAG-Laser) oder Nd:YVO4-Laser (Vanadat-Laser) liegt typischerweise zwischen einigen Milliwatt (für Mikrogeräte) und einigen Watt. Die durch den Q-Switch erzeugte Pulsdauer beträgt einige Nanosekunden, die Pulselnergie liegt im Mikrojoule-Bereich und die Spitzenleistung erreicht bis zu einigen Kilowatt. Mit intrakavitärer Frequenzverdopplung kann eine Grünlichtausgabe realisiert werden.

Q-geschaltete Nd:YAG-Laser werden in lampengepumpten Versionen weit verbreitet eingesetzt. Pulsbetrieb ermöglicht hohe Pulselnergie, während die mittlere Ausgangsleistung normalerweise moderat ist (zum Beispiel ein paar Watt). Die Kosten für diesen Typ von lampengepumptem Laser sind niedriger als bei der diodenangeregten Variante mit ähnlicher Ausgangsleistung.

Faserlaser sind eine spezielle Art von Festkörperlaser, die das Potenzial für hohe mittlere Ausgangsleistung, hohe Leistungseffizienz, hohe Strahlqualität und große Wellenlängenanpassbarkeit aufweisen.
Festkörperlaser (insbesondere vertreten durch Faserlaser und diodenpumpe Festkörperlaser) haben aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften im kurzwelligen Bereich, extrem hoher Strahlqualität, leistungsstarker Ultrakurzpulsfähigkeit, kompaktem Aufbau, extremer Zuverlässigkeit und geringen Wartungsaufwand in einer Vielzahl von Bereichen wie Metallbearbeitung, präzise Mikroverarbeitung und medizinische Behandlung von hartem Gewebe eine dominierende Stellung eingenommen. Außerdem fördert es kontinuierlich die Innovation und Entwicklung der Laser-Technologie. Die endgültige Wahl der Technologie hängt von einer umfassenden Bewertung spezifischer Anforderungen des Einsatzgebiets, Material-Eigenschaften und Kosteneffizienz ab.