Đặc điểm và ứng dụng của các loại laser khác nhau

Công nghệ laser đã đi vào cuộc sống con người về mọi mặt nhưng có rất nhiều loạiLaser, mỗi loại có bước sóng và đặc điểm khác nhau nên lĩnh vực ứng dụng cũng khác nhau.

Theo môi trường làm việc, laser được chia thành sáu loại: laser rắn, laser khí, laser nhuộm, laser bán dẫn, laser sợi quang và laser điện tử tự do. Trong số đó, laser rắn và laser khí có nhiều phân khu. Ngoại trừ laser điện tử tự do, nguyên lý hoạt động cơ bản của các loại laser khác nhau đều giống nhau, bao gồm ba phần: nguồn bơm, khoang cộng hưởng quang và môi trường khuếch đại.

Laser rắn, ánh sáng thường được sử dụng làm nguồn bơm và tinh thể hoặc thủy tinh có thể tạo ra tia laser được gọi là vật liệu gia công laser. Vật liệu gia công laser bao gồm hai phần: ma trận và ion kích hoạt. Vật liệu ma trận cung cấp sự tồn tại và môi trường làm việc phù hợp cho các ion kích hoạt và các ion kích hoạt sẽ hoàn thành quá trình tạo ra tia laser. Các ion kích hoạt thường được sử dụng chủ yếu là các ion kim loại chuyển tiếp, chẳng hạn như ion crom, coban, niken và các ion kim loại đất hiếm, chẳng hạn như ion neodymium. Tấm phản xạ có màng điện môi trên bề mặt được sử dụng làm thấu kính khoang cộng hưởng, một trong số đó là tấm phản xạ toàn phần và tấm còn lại là tấm phản xạ một nửa. Khi sử dụng các ion kích hoạt khác nhau, vật liệu ma trận khác nhau và các bước sóng ánh sáng khác nhau để kích thích, các tia laser có bước sóng khác nhau sẽ được phát ra.

1. Laser hồng ngọc
Bước sóng laser đầu ra là 694,3nm và tốc độ chuyển đổi quang điện thấp, chỉ 0,1%. Tuy nhiên, tuổi thọ huỳnh quang của nó dài, có lợi cho việc lưu trữ năng lượng và có thể tạo ra công suất xung cực đại cao hơn. Tia laser được tạo ra bởi một thanh ruby ​​​​mỏng như lõi bút và dài bằng ngón tay có thể dễ dàng xuyên qua tấm sắt. Trước khi xuất hiện các loại laser YAG hiệu quả hơn, laser ruby ​​​​đã được sử dụng rộng rãi trong việc cắt và khoan laser. Ngoài ra, ánh sáng 694nm dễ bị melanin hấp thụ nên laser ruby ​​còn được sử dụng để điều trị các tổn thương sắc tố (đốm trên da).
2. Laser sapphire titan
Do đặc tính tinh thể của nó, nó có phạm vi điều chỉnh rộng (tức là phạm vi bước sóng có thể điều chỉnh) và có thể phát ra ánh sáng có bước sóng 660nm-1200nm khi cần thiết. Với sự trưởng thành của công nghệ nhân đôi tần số (có thể tăng gấp đôi tần số ánh sáng, tức là giảm một nửa bước sóng), phạm vi bước sóng có thể được mở rộng lên 330nm-600nm. Laser sapphire titan được sử dụng cho quang phổ femto giây, nghiên cứu quang học phi tuyến, tạo ra ánh sáng trắng, tạo ra sóng terahertz, v.v., và cũng được sử dụng trong làm đẹp y tế.
3. Laser Nd: YAG
YAG là tên viết tắt của ngọc hồng lựu yttrium nhôm. Vật liệu này là ma trận tinh thể laser với các đặc tính toàn diện tốt nhất hiện nay. Sau khi được pha tạp neodymium (Nd), nó có thể phát ra ánh sáng 1064nm và công suất đầu ra liên tục tối đa có thể đạt tới 1000w. Trong những ngày đầu, đèn flash khí trơ được sử dụng làm nguồn bơm của laser, nhưng phương pháp bơm đèn flash có dải phổ rộng, sự trùng lặp kém với phổ hấp thụ của môi trường khuếch đại laser và tải nhiệt lớn, dẫn đến hiệu suất chuyển đổi quang điện thấp. Do đó, bơm LD (laser diode) hiện nay được sử dụng để đạt được hiệu suất cao, công suất cao và tuổi thọ cao của laser. Laser Nd: YAG có thể được sử dụng để điều trị u máu và ức chế sự phát triển của khối u. Tuy nhiên, tia laser này có tổn thương nhiệt không chọn lọc đối với các mô. Trong khi làm đông các mạch máu của khối u, năng lượng dư thừa cũng sẽ làm tổn thương các mô bình thường xung quanh và rất có thể sẽ để lại sẹo sau phẫu thuật. Vì vậy, laser Nd:YAG chủ yếu được sử dụng trong phẫu thuật, phụ khoa, tai mũi họng nhưng hiếm khi được sử dụng trong da liễu.
4.Yb:Laser YAG
Yb:YAG, YAG được pha tạp ytterbium (Yb), có thể phát ra ánh sáng 1030nm. Bước sóng bơm của Yb: YAG là 941nm, rất gần với bước sóng đầu ra và có thể đạt được hiệu suất lượng tử bơm là 91,4%. Nhiệt do máy bơm tạo ra bị triệt tiêu xuống dưới 10% (phần lớn năng lượng đầu vào được chuyển thành năng lượng của tia laser đầu ra và một phần nhỏ trở thành nhiệt, nghĩa là hiệu suất chuyển đổi rất cao), tức là 25 % đến 30% của Nd:YAG. Yb:YAG đã trở thành một trong những phương tiện laser rắn bắt mắt nhất. Laser rắn Yb:YAG công suất cao được bơm LD đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu mới và được coi là hướng chính để phát triển laser rắn hiệu suất cao và công suất cao.

Ngoài hai loại trên, YAG còn có thể được pha tạp với holmium (Ho), erbium (Er), v.v. Ho:YAG có thể tạo ra các tia laser có bước sóng 2097nm và 2091nm an toàn cho mắt người, chủ yếu phù hợp cho truyền thông quang học, radar và ứng dụng y tế. Er:YAG phát ra ánh sáng 2,9μm và cơ thể con người có tỷ lệ hấp thụ bước sóng này cao nên có tiềm năng ứng dụng lớn trong phẫu thuật laser và phẫu thuật mạch máu.

Laser khílà các loại laser sử dụng khí làm môi trường khuếch đại, nói chung là bơm khí thải (tương tự như laser trạng thái rắn, vì vậy tôi sẽ không đi sâu vào chi tiết). Các loại khí bao gồm khí nguyên tử (laser helium-neon, laser ion khí hiếm, laser hơi kim loại), khí phân tử (laser nitơ, laser carbon dioxide), khí kích thích và laser khí đặc biệt cung cấp năng lượng bơm thông qua các phản ứng hóa học.

1. Laser He-Ne
Laser HeNe (HeNe) sử dụng khí hỗn hợp có hơn 75% He và ít hơn 15% Ne làm môi trường khuếch đại. Tùy thuộc vào môi trường làm việc, nó có thể phát ra màu xanh lá cây (543,5nm), vàng (594,1nm), cam (612.0nm), đỏ (632,8nm) và ba đèn cận hồng ngoại (1152nm, 1523nm và 3391nm ), trong đó ánh sáng đỏ (632,8nm) được sử dụng phổ biến nhất. Đầu ra chùm tia của laser HeNe có phân bố Gaussian và chất lượng chùm tia rất ổn định. Mặc dù công suất không cao nhưng nó có hiệu suất tốt trong lĩnh vực đo lường chính xác.

2. Laser khí trơ
Laser khí trơ phổ biến là các ion argon (Ar+) và ion krypton (Kr+). Tốc độ chuyển đổi năng lượng của nó có thể đạt tới 0,6% và có thể tạo ra 30-50w năng lượng liên tục và ổn định trong thời gian dài, với tuổi thọ hơn 1000 giờ. Nó chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực nghiên cứu như hiển thị laser, quang phổ Raman, ảnh ba chiều, quang học phi tuyến, cũng như chẩn đoán y tế, tách màu in, đo lường, xử lý vật liệu và xử lý thông tin.

3. Laser hơi kim loại
Laser hơi kim loại lấy hơi đồng làm ví dụ. Laser hơi đồng chủ yếu phát ra ánh sáng xanh (510,5nm) và ánh sáng vàng (578,2nm), có thể đạt công suất trung bình 100w và công suất cực đại 100kw. Lĩnh vực ứng dụng chính của nó là nguồn bơm của laser nhuộm. Ngoài ra, nó còn có thể được sử dụng để chụp ảnh với đèn flash tốc độ cao, TV chiếu màn hình lớn và xử lý vật liệu.

4. Laser phân tử nitơ
Laser phân tử nitơ sử dụng nitơ làm môi trường khuếch đại và có thể phát ra tia cực tím có bước sóng 337,1nm, 357,7nm và 315,9nm, với công suất cực đại lên tới 45kw. Nó có thể được sử dụng làm nguồn sáng bơm cho laser nhuộm hữu cơ và cũng được sử dụng rộng rãi trong việc tách đồng vị bằng laser, chẩn đoán huỳnh quang, chụp ảnh tốc độ cực cao, phát hiện ô nhiễm, chăm sóc y tế, chăn nuôi nông nghiệp và các khía cạnh khác. Bởi vì bước sóng ngắn của nó giúp dễ lấy nét hơn để thu được một điểm nhỏ nên nó cũng có thể được sử dụng để xử lý các thành phần dưới micromet.

5. Laser carbon dioxide
Môi trường khuếch đại được sử dụng trong laser carbon dioxide là carbon dioxide trộn với helium và nitơ, có thể tạo ra ánh sáng hồng ngoại xa tập trung ở bước sóng 9,6μm và 10,6μm. Tốc độ chuyển đổi năng lượng của laser carbon dioxide cao và công suất đầu ra có thể dao động từ vài watt đến hàng chục nghìn watt. Cùng với chất lượng chùm tia cực cao, laser carbon dioxide được sử dụng rộng rãi trong xử lý vật liệu, nghiên cứu khoa học, quốc phòng và y học.

6. Máy kích thíchlà những phân tử không ổn định. Khi hỗn hợp các loại khí hiếm và khí halogen khác nhau được lấp đầy trong hộp cộng hưởng, các tia laser có bước sóng khác nhau sẽ được tạo ra. Các chùm electron tương đối tính (năng lượng lớn hơn 200 kiloelectron volt) hoặc sự phóng điện xung nhanh theo chiều ngang thường được sử dụng để đạt được sự kích thích. Khi các liên kết phân tử không ổn định của các chất kích thích bị kích thích bị phá vỡ và phân ly thành các nguyên tử ở trạng thái cơ bản, năng lượng của trạng thái kích thích được giải phóng dưới dạng bức xạ laser. Nó được sử dụng rộng rãi trong y tế, thông tin quang học, màn hình bán dẫn, viễn thám, vũ khí laser và các lĩnh vực khác.

Laser hóa họclà một loại laser khí đặc biệt, tức là laser sử dụng năng lượng được giải phóng bởi các phản ứng hóa học để đạt được sự đảo ngược dân số. Hầu hết các tia laser này hoạt động ở chế độ chuyển tiếp phân tử, với dải bước sóng điển hình từ cận hồng ngoại đến hồng ngoại trung bình. Các thiết bị quan trọng nhất là hydro florua (HF) và deuterium florua (DF). Cái trước có thể tạo ra hơn 15 vạch quang phổ trong khoảng từ 2,6 đến 3,3 micron; cái sau có khoảng 25 vạch quang phổ trong khoảng từ 3,5 đến 4,2 micron. Cả hai thiết bị hiện có thể đạt được công suất vài megawatt. Do nguồn năng lượng khổng lồ nên chúng thường được sử dụng trong các lĩnh vực kỹ thuật hạt nhân và quân sự.

Laser nhuộmlà các tia laser sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ làm vật liệu laser, thường là dung dịch lỏng. So với môi trường laser khí và rắn, laser nhuộm thường có thể được sử dụng ở phạm vi bước sóng rộng hơn. Do băng thông rộng nên chúng đặc biệt thích hợp cho các laser điều chỉnh được và laser xung. Tuy nhiên, do tuổi thọ trung bình ngắn và công suất đầu ra hạn chế nên về cơ bản chúng đã được thay thế bằng các laser rắn có thể điều chỉnh bước sóng như titan sapphire.

Laser bán dẫnlà các tia laser sử dụng vật liệu bán dẫn làm vật liệu gia công. Các phương pháp kích thích bao gồm phun điện, kích thích chùm tia điện tử và bơm quang. Chúng có kích thước nhỏ, giá thành thấp, hiệu suất cao, tuổi thọ cao và tiêu thụ điện năng thấp. Chúng có thể được sử dụng trong thông tin điện tử, in laser, bút laser, thông tin quang học, tivi laser, máy chiếu laser nhỏ, thông tin điện tử, quang học tích hợp và các lĩnh vực khác. Chúng là loại laser thiết thực và quan trọng nhất.

Laser sợi quangdùng để chỉ tia laser sử dụng sợi thủy tinh pha tạp đất hiếm làm môi trường khuếch đại. Nó có nhiều ứng dụng, bao gồm truyền thông sợi laser, truyền thông đường dài trong không gian laser, đóng tàu công nghiệp, sản xuất ô tô, khắc laser, đánh dấu laser, cắt laser, chế tạo con lăn in, khoan/cắt/hàn kim loại và phi kim loại ( hàn đồng thau, làm nguội, ốp và hàn sâu), an ninh quốc phòng, thiết bị và dụng cụ y tế, cơ sở hạ tầng quy mô lớn, làm nguồn bơm cho các tia laser khác, v.v.

Laser điện tử miễn phílà một loại nguồn bức xạ kết hợp công suất cao mới khác với laser truyền thống. Nó không cần khí, lỏng hoặc rắn làm vật liệu làm việc mà trực tiếp chuyển đổi động năng của chùm electron năng lượng cao thành năng lượng bức xạ kết hợp. Vì vậy, cũng có thể coi vật liệu hoạt động của laser điện tử tự do là các electron tự do. Nó có một loạt các đặc tính tuyệt vời như công suất cao, hiệu suất cao, điều chỉnh bước sóng rộng và cấu trúc thời gian của xung cực ngắn. Ngoại trừ nó, không có loại laser nào khác có thể có những đặc điểm này cùng một lúc. Nó có triển vọng rất hứa hẹn trong các lĩnh vực nghiên cứu vật lý, vũ khí laser, phản ứng tổng hợp laser, quang hóa, truyền thông quang học, v.v.

JTBYShieldlà một doanh nghiệp tập trung vào R&D và sản xuất tia laser chất lượng cao, đồng thời cam kết cung cấp cho khách hàng các giải pháp laser chuyên nghiệp để đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau về độ chính xác và hiệu quả. Nếu bạn cần sản phẩm laser, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi!

1. Đa dạng dòng sản phẩm
JTBYShield cung cấp nhiều loại laser, bao gồm nhưng không giới hạn ở laser rắn, laser sợi quang, laser CO2 và laser bán dẫn, v.v., để đáp ứng nhu cầu của các khách hàng khác nhau.
Mỗi tia laser đều trải qua quá trình kiểm tra hiệu suất và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy trong các môi trường ứng dụng khác nhau.
2. Sản phẩm chất lượng cao
Công nghệ sản xuất tiên tiến và vật liệu chất lượng cao được sử dụng để đảm bảo rằng tia laser có chất lượng chùm tia tuyệt vời và tuổi thọ cao.
Tất cả các sản phẩm đều đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và đã thông qua chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001.
3. Dịch vụ chất lượng cao
Cung cấp tư vấn toàn diện trước khi bán hàng và hỗ trợ kỹ thuật để giúp khách hàng lựa chọn loại laser phù hợp nhất với nhu cầu ứng dụng của họ.
Với đội ngũ dịch vụ hậu mãi chuyên nghiệp, có thể đáp ứng nhanh chóng nhu cầu bảo trì, sửa chữa của khách hàng nhằm đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường.
4. Giải pháp laser chuyên nghiệp
Cung cấp các giải pháp laser tùy chỉnh theo nhu cầu cụ thể của khách hàng, bao gồm tích hợp hệ thống, phát triển phần mềm và dịch vụ đào tạo.
Hợp tác với nhiều tổ chức nghiên cứu khoa học và doanh nghiệp để liên tục phát triển các công nghệ mới, nâng cao hiệu suất sản phẩm và mức độ dịch vụ.
5. Lĩnh vực ứng dụng rộng rãi
Các sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong chế biến công nghiệp, làm đẹp y tế, nghiên cứu khoa học và giáo dục, quân sự và các lĩnh vực khác.
Đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất chính xác và nghiên cứu công nghệ cao, tia laser của JTBYShield đã giành được sự công nhận rộng rãi nhờ hiệu suất và độ ổn định tuyệt vời.

Thông tin liên hệ:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, hãy nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ tuân theo mục tiêu của mình là cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.