http://www.obor.sk oboR Laser Slovakia (Europe)

Lasery

Detektory

Optika

Systémy

Ostatné

GPS

Služby

Rôzne

LASERY

Objav laserov možno bez nadsázky považovať za jednu z najdôležitejších udalostí za posledných sto rokov. Lasery už dlhodobo ovplyvňujú širokú oblasť najrôznejších vedných odvetví technického rozvoja a mnohé vstupujú do nášho
každodenného života. Experimentálne bol laserový princíp overený v roku 1960 po uspešných experimentoch na Maseroch.

Pevnolátkové lasery.
Aktívne prostredie tejto skupiny tvoria pevné kryštalické, poprípade amorfné látky dopované vhodnou prímesou ionov. Pevná fáza tvorí vlastne iba nosný obal aktívneho prostredia a k optickému zosileniu dochádza na elektrónových prechodoch ionov prímesi. Ich koncentrácia málokedy presahuje 1%. V kryštalických materiáloch sú aktívne ióny zabudované v mriežke a majú stálu, orientovanú polohu v silovom poli mriežky. Z dôvodu anizotropie kryštálov musí byť výbrus presne orientovaný podľa optických osí.

Rubínový laser:
Je typickým predstaviteľom tejto skupiny a súčasne aj prvý fungujúci laser, ktorý postavil T.H.Maiman v roku 1960. Rubín, ako nosný materiál (Al2O3) s ionamy Cr3+ s koncentráciou asi 0.05%, je zároveň aj typickým predstaviteľom trojhladinových laserov. Má dva typické prechody 692,9nm
a 694,3nm čo je oblasť červenej. Rubínový laser pracuje predovšetkým v
impulznom režime kde dlžka impulzu je približne 1ms.

Nd:YAG laser:
Je jeden z najrozšírenejších pevnolátkových laserov pre jeho malú budiacu energiu a schopnosť pracovať efektívne v kontinuálnom režime. Nosné prostredie je ytrio-hlinitý granát (YAG) dopovaný aktívnymi ionami Nd3+
(neodym). Najintenzívnejší emisný prechod v neodyme vyžaruje na vlnovej dĺžke 1064,8nm. Bežné budenie je kontinuálnou, alebo pulznou xenonovou výbojkou podľa druhu prevádzky. Dnes sú bežne v ponuke aj tzv. dablované Nd:YAG, ktoré generujú na vlnovej dĺžke 532,4nm (zelená), pozrite sem.
Svoje miesto má Nd:YAG takmer všade. Zváranie, rezanie, vŕtanie otvorov do tvrdých materiálov, gravírovanie a značenie (hlavne do kovov, ale aj plastov) , meranie vzdialeností a veľa ďaľších.

Ďalšie iba v skratke:
• Nd:Sklo
• Nd:YVO4
• Nd:YLF
• a mnohé iné...

Plynové lasery:

Aktívne prostredie tejto skupiny tvorí plyn, alebo častejšie zmes plynov. Budenie je prevažne výbojom v plyne prí nízkom tlaku. Prvý plynový laser experimentálne odskúšaný bol He-Ne (na čiare 1150nm) a to po neuspešných pokusoch na parách draslíka asi rok po rubínovom laseri.

He-Ne laser:
Bol to jeden z najrozšírenejších laserov vôbec. Má pomerne jednoduchú konštrukciu a spôsob budenia. Ku generovaniu dochádza na neóne a hélium sa podiela iba na prenose energie. Najzaujímavejší je prechod 3s->2p (632,8nm), ktorý má však malé zosilenie(0,17dB/m) oproti prechodu 3s->3p (3391nm zos.40dB/m) a preto je nutné (pre 632,8nm) v optickom rezonátore tento mod potlačiť. Ponuku nájdete tu.

CO2 Laser:
Je to ďaľší z veľmi rozšírených laserov generujúcich prevažne na 10600nm. K zosileniu dochádza na molekule oxidu uhličitého pri prechodoch medzi vybračnými hladinami. Významnou prímesou CO2 laseru je dusík, ktorého molekuly sa dajú budiť do prvého excitovaného stavu zrážkami s elektrónmi v dútnavom výboji. Rezonančným prenosom z molekuly N2 na CO2 sa zväčší horná laserová hladina molekúl CO2. Inverzná populácia sa ďalej zväčšuje depopuláciou spodných leserových hladín pomocou hélia. Aktívne prostredie CO2 laserov teda obsahuje CO2 : N2 : He pri pomere tlakov 1:2:8 a celkovom tlaku asi 1,5kPa. Svoje uplatnenie má hlavne v priemysle pre jeho vysoké výkony a účinnosť. 1kW optického výkonu nie je nič mimoriadne. Vynikajúce vlastnosti má pre rezanie dreva a kovu. Gravírovanie a dekórovanie skla je tiež jeho silná stránka. Taktiež sa využíva pri chirurgických zákrokoch v medicíne. Mimoriadna ponuka pozri sem.

Argónový ionový laser (Ar+ laser):
Je veľmi rozšíreným laserom a zároveň aj najvýkonnejším laserom generujúcim vo viditeľnej oblasti spektra. Je to v podstate klasický plynový laser, ale k dosiahnutiu inverznej populácie v argóne je nutná veľká hustota budiacich elektrónov. Pre dosiahnutie hornej laserovej hladiny je nutné použiť takzvané kaskádne budenie. V Ar+ laseri pri budení ide už skôr o oblúkový výboj než dútnavý. Pri dútnavom výboji preteká výbojovou trubicou prúd rádovo desiatok miliampér, ale pri Ar+ je to aj stovky ampérov. Prechodov na ktorých je možné generovať je celkom asi 45 a to v rozsahu 260nm až 1000nm. Zaradením selektívneho prvku medzi F-P rezonátor je možné tento laser jednoducho prelaďovať. Tri najvýznamnejšie prechody sú 514,5nm(zelená), 488,0nm(modrá) a 351,1nm(ultrafialová). Použitie tohoto typu laseru je hlavne pre vedu a výskum. Pre veľký výstupný výkon má svoje miesto aj v lasershow. Pozrite sem.

Ďalšie iba v skratke:
• Hélium-kádmiový laser He-Cd
• TEA-CO2 laser
• Dusíkový laser N2, tento laser je možné ľahko poskladať aj doma.
• a mnohé iné.....

Polovodičové lasery:

Aktívne prostredie sa budí prevodom elektrónov z valenčného do vodivostného pásu a to najčastejšie injektovaním prúdu cez PN prechod. S ohľadom na veľké zosilenie a veľký index lomu polovodičových materiálov (napr.GaAs) sa ako zrkadlá môžu použiť rovnobežné konce kryštálu. K zosileniu dochádza v pomerne úzkom prúžku prechodu PN. Pri tak veľkom zosilení a tak malom rozmere ako u polovodičových laserov dochádza k generovaniu rôznych módov. Tieto módy sa šíria v osi kryštálu rôznymi odrazmi od stien. To spôsobuje pomerne veľkú divergenciu (rozbiehavosť) zväzku. Polovodičové lasery majú uplatnenie vo vede, priemysle a hlavne v poslednom období aj v komerčnej elektronike. Aj keď kvalita zväzku (dĺžka koherencie, spektrálna čistota.....) je pomerne malá majú svoje prednosti hlavne kvôli jednoduchej modulácii, malým rozmerom, vysokou účinnosťou a nízkym pracovným napätím. Je dosť bežné, že sa polovodičové laserové bloky (Laser bar) poskladané z desiatok až stoviek diód v stĺpci používajú na budenie pevnolátkových laserov(napr. Nd:YAG) Čím sa spoja výhody oboch typov.

Ponuku polovodičových laserových modulov nájdete tu. Miniatúrne zdvojené Nd:YAG lasery budené polovodičovými diódami nájdete tu. Polovodičové laserové diódy sú rozdelené do dvoch zakladných tabuliek. Jedna obsahuje iba laserové diódy pracujúce v kontinuálnom režime. Druhá tabuľka obsahuje pulzné laserové diódy.

Čo by ste mali o laserových diódach vedieť? Pre ilustráciu je k dispozícii datasheet od laserovej diódy SONY SLD1122VS. Pomôže Vám to pochopiť problematiku budenia a určite ušetrí aj peniaze. Všimnite si zmenu vlastnosti LD v závislosti od teploty a prúd spätnoväzbovej fotodiódy od výstupného optického výkonu.

ldchar1.jpg (12738 bytes)

Tento graf znázorňuje pracovný režim LD. Incoherent output znamená, že LD už začína generovať, avšak toto žiarenie nemá vlastnosti laserového žiarenia. Laser threshold je nábeh LD do pracovného režimu. Damage threshold je oblasť kde už dochádza k trvalému poškodeniu LD.

ldchar2.jpg (9294 bytes)

Bod Laserthreshold pre 25°C je oveľa ďalej ako damage threshold pri 0°C. Čo s toho vyplýva? Asi toľko, že keby ste budili LD minimálnym prúdom na hranici laserovania (25°C), tak zmenou teploty na 0°C by bola LD nenávratne zničená.

Tieto riadky su určené pre záujemcov o laserovú techniku, ktorí nemajú s touto oblasťou skúsenosti. Veríme, že sme Vám pomohli sa trochu zorientovať a poskytli sme Vám trochu iný pohľad než je bežný.