Ce este un laser solid-state (YAG)

Când precizia fabricației a intrat în era micrometrului, Jiangpin Technology a redesenat granița industrială cu laserurile solid-state - această „lama de lumină” cu cristale solid-state ca nucleu energetic, care se distinge prin precizie în sudura și marchearea, și cu lungimi de undă care se întind de la infraroșu la ultraviolett, a scris standardul preciziei chinezești în veinele plăcilor PCB, nucleurilor de baterii și ecrane. Acum să ne uităm împreună la laserurile solid-state:

Lazele cu stare solidă sunt laze bazate pe medii de amplificare în stare solidă (cum ar fi cristale sau sticle dopate cu ioni de teruri rare sau metaluri de tranziție), care pot genera o putere de ieșire cuprinsă între câteva milivatio și câteva kilovatio. Multe laze cu stare solidă folosesc lampe flash sau lampe cu arc electric pentru pomparea luminii. Aceste surse de pompare sunt relativ ieftine și pot oferi o putere foarte mare, dar eficiența lor este destul de scăzută, viata lor utilă este medie, iar efectele termice în mediu sunt puternice, cum ar fi efectul de lentilă termică. Diodele laser sunt cele mai utilizate pentru pomparea lazelor cu stare solidă, iar aceste laze pompat cu laser (DPSS, cunoscute și ca laze cu stare solidă integrală) au multe avantaje, cum ar fi instalarea compactă, viața utilă lungă și o calitate excelentă a fascicolului. Modul său de funcționare poate fi undă continuă, adică poate genera o ieșire laser continuă, sau de tip puls, adică poate produce pulsuri laser de scurtă durată cu o putere ridicată.

Principiul de funcționare:

Mediul de activare folosit în lazele cu stare solidă este un material solid. De obicei, toate materialele solide utilizează pomparea optică, adică sursa de lumină este folosită drept sursă de energie pentru a aplica energie mediului de câștig. Electronii din mediu sunt excități la un nivel de energie mai mare după ce absorbe energia de pompare. În starea excitată, unele electroni vor face tranziția de la niveluri de energie mai mari către anumite niveluri de energie metastabile. Durata de viață a stărilor metastabile este mai lungă decât cea a celorlalte stări excitate, astfel încât energia poate fi stocată și acumulată. Când un electron dintr-o stare metastabilă revine la starea fundamentală, emite un foton cu o energie și o lungime de undă specifică. Fotoni generați se reflectă de multe ori în interiorul cavitatei laser. Acest mecanism de retroalimentare amplifică radiația stimulată, generând astfel un fascicol laser puternic. O parte din lumina amplificată trece prin unele din oglinzi, formând o ieșire laser. Fascicolul de ieșire are de obicei o liniară de spectru îngustă și este caracterizat de o lungime de undă specifică legată de diferența de energie între starea metastabilă și starea fundamentală.

Tip de laser cu stare solidă:

Puterea de ieșire a laserelor Nd:YAG mici pompeate cu diode (laser YAG) sau laserelor Nd:YVO4 (laseri cu vanadat) este de obicei între câteva milivatio (pentru dispozitive micro) și câteva vatio. Durata pulsului generat de laserul cu comutare Q este de câteva nanosecunde, energia pulsului este de microuniri, iar puterea de vârf este chiar de câteva kilovatio. Se poate folosi dublarea frecvenței în cavitate pentru a produce o izbucnire verde.

Laserurile Nd:YAG cu comutare Q sunt utilizate pe scară largă în versiunile pompeate cu lampă. Pomparea cu pulsuri permite o energie de puls mare, în timp ce puterea medie de ieșire este de regulă moderată (de exemplu, câteva vatio). Costul acestui tip de laser pompabil cu lampă este mai scăzut decât al versiunii pompeate cu diodă cu aceeași putere de ieșire.

Laserurile fibroase sunt un tip special de laser cu stare solidă, prezentând potențial pentru o putere medie de ieșire ridicată, eficiență energetică ridicată, calitate excelentă a fasciculului și ajustabilitate lată a lungimii de undă.
Lazele solide (în special reprezentate de lazele pe bază de fiber și lazele solide pompeate cu diode) au ocupat o poziție dominantă într-o gamă largă de domenii, cum ar fi prelucrarea metalurghică, micro-prelucrarea precisă și tratamentul medical al teșoarelor dure, datorită caracteristicilor lor excelente la scurtă lungime de undă, calității extrem de ridicate a fasciculului, capacitatei puternice de generare a pulsurilor ultra-scurgeri, structurii compacte, fiabilității extreme și cerințelor reduse de întreținere. Acestea contribuie în continuare la promovarea inovației și dezvoltării tehnologiei laser. Alegerea finală a tehnologiei depinde de o evaluare comprehensivă a cerințelor specifice ale aplicației, proprietăților materialelor și costurilor eficiente.