Gì là tia laser rắn (YAG)

Khi độ chính xác trong sản xuất bước vào kỷ nguyên micromet, Công nghệ Jiangpin đã định hình lại ranh giới công nghiệp với các laser rắn - "lưỡi dao ánh sáng" này có lõi năng lượng từ tinh thể rắn, với khả năng hàn và đánh dấu chính xác, và bước sóng trải dài từ hồng ngoại đến tử ngoại, đã khắc thước đo của sự chính xác Trung Quốc vào mạch PCB, lõi pin và màn hình. Bây giờ hãy cùng tìm hiểu về laser rắn:

Laser rắn là các laser dựa trên môi trường khuếch đại dạng rắn (như tinh thể hoặc thủy tinh được pha tạp với ion đất hiếm hoặc kim loại chuyển tiếp), có thể tạo ra công suất đầu ra từ vài miliwatt đến vài kilowatt. Nhiều laser rắn sử dụng đèn flash hoặc đèn cung điện để bơm ánh sáng. Các nguồn bơm này tương đối rẻ và có thể cung cấp công suất rất cao, nhưng hiệu suất của chúng lại khá thấp, tuổi thọ trung bình, và có những tác động nhiệt mạnh trong môi trường khuếch đại, chẳng hạn như hiệu ứng thấu kính nhiệt. Điốt laser thường được sử dụng để bơm các laser rắn, và các laser rắn được bơm bằng laser này (DPSS lasers, còn được gọi là laser toàn rắn) có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như lắp đặt gọn nhẹ, tuổi thọ dài và chất lượng tia tuyệt vời. Chế độ hoạt động của nó có thể là sóng liên tục, nghĩa là có thể tạo ra đầu ra laser liên tục, hoặc dạng xung, nghĩa là có thể sản sinh các xung laser công suất cao trong thời gian ngắn.

Nguyên lý hoạt động:

Chất hoạt hóa được sử dụng trong các laser trạng thái rắn là vật liệu rắn. Thông thường, tất cả các vật liệu rắn đều sử dụng bơm quang học, nghĩa là nguồn sáng được dùng làm nguồn năng lượng để cung cấp năng lượng cho môi trường tăng ích. Các electron trong môi trường tăng ích bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn sau khi hấp thụ năng lượng bơm. Trong trạng thái kích thích, một số electron sẽ chuyển từ mức năng lượng cao hơn xuống các mức năng lượng chuyển tiếp cụ thể. Thời gian sống của các trạng thái chuyển tiếp dài hơn so với các trạng thái kích thích khác, do đó năng lượng có thể được lưu trữ và tích lũy. Khi một electron ở trạng thái chuyển tiếp trở về trạng thái cơ bản, nó phát ra một photon có năng lượng và bước sóng cụ thể. Các photon được tạo ra trải qua nhiều lần phản xạ bên trong khoang laser. Cơ chế phản hồi này khuếch đại bức xạ đã kích thích, từ đó sinh ra một tia laser mạnh mẽ. Một phần ánh sáng được khuếch đại đi qua một số gương, tạo thành đầu ra laser. Tia đầu ra thường có độ rộng dòng hẹp và được đặc trưng bởi một bước sóng cụ thể liên quan đến sự chênh lệch năng lượng giữa trạng thái chuyển tiếp và trạng thái cơ bản.

Loại laser trạng thái rắn:

Công suất đầu ra của các laser Nd:YAG nhỏ được bơm bằng điốt (laser YAG) hoặc laser Nd:YVO4 (laser vanadate) thường nằm trong khoảng từ vài miliwatt (cho thiết bị vi mô) đến vài watt. Thời gian xung do laser Q-switch tạo ra là vài nanogây, năng lượng xung là microjoules và công suất đỉnh có thể đạt tới vài kilowatt. Tần số nhân đôi bên trong có thể được sử dụng để phát ra ánh sáng màu lục.

Laser Nd:YAG Q-switch được sử dụng rộng rãi trong các phiên bản được bơm bằng đèn. Bơm xung cho phép có năng lượng xung cao, trong khi công suất đầu ra trung bình thường ở mức vừa phải (ví dụ, vài watt). Chi phí của loại laser được bơm bằng đèn này thấp hơn so với phiên bản được bơm bằng điốt có cùng công suất đầu ra.

Laser sợi quang là một loại đặc biệt của laser trạng thái rắn, có tiềm năng về công suất đầu ra trung bình cao, hiệu suất công suất cao, chất lượng tia tốt và khả năng điều chỉnh bước sóng rộng.
Laser rắn (đặc biệt là laser sợi và laser rắn được bơm bằng điốt) đã chiếm vị trí chủ đạo trong nhiều lĩnh vực như gia công kim loại, gia công vi mô chính xác và điều trị y tế mô cứng, nhờ vào đặc điểm sóng ngắn xuất sắc, chất lượng tia cực kỳ cao, khả năng xung siêu ngắn mạnh mẽ, cấu trúc gọn nhẹ, độ tin cậy cực kỳ cao và yêu cầu bảo trì thấp. Và nó không ngừng thúc đẩy sự đổi mới và phát triển của công nghệ laser. Sự lựa chọn cuối cùng về công nghệ phụ thuộc vào việc cân nhắc toàn diện các yêu cầu ứng dụng cụ thể, đặc tính vật liệu và hiệu quả chi phí.