激光器種類及特點(diǎn)
激光器可以按照泵浦方式、增益介質(zhì)、工作方式、輸出功率、輸出波長(zhǎng)等不同維度進(jìn)行分類。
3.半導(dǎo)體激光器:以半導(dǎo)體材料作為激光增益介質(zhì),如砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)等。優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、成本低、可批量生產(chǎn),能量轉(zhuǎn)換效率高,波長(zhǎng)范圍廣,壽命長(zhǎng),易于調(diào)制;缺點(diǎn)是發(fā)散角大,單色性差,光束質(zhì)量相對(duì)較差。 4.光纖激光器:用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)是光束質(zhì)量好,易于獲得單橫模輸出,且受外界因素影響很小,能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度的激光輸出;輸出激光波長(zhǎng)多,稀土離子能級(jí)非常豐富及其稀土離子種類多;高效率,商業(yè)化光纖激光器的總體電光效率高達(dá)25%;散熱特性好,玻璃材料具有極低的體積面積比,散熱快、損耗低;結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高,諧振腔內(nèi)無(wú)光學(xué)鏡片,具有免調(diào)節(jié)、免維護(hù)、高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn);制造成本低,玻璃光纖制造成本低、技術(shù)成熟及其光纖的可繞性所帶來(lái)的小型化、集約化優(yōu)勢(shì)。 三、按工作方式分類 1.連續(xù)激光器:工作物質(zhì)的激勵(lì)和相應(yīng)的激光輸出,可以在一段較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)以連續(xù)方式持續(xù)進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)是輸出功率穩(wěn)定,可實(shí)現(xiàn)高功率連續(xù)輸出;缺點(diǎn)是熱效應(yīng)較大,對(duì)冷卻系統(tǒng)要求較高,且在一些對(duì)熱敏感的材料加工中可能會(huì)產(chǎn)生不良影響。 2.脈沖激光器:以脈沖形式輸出,主要特點(diǎn)是峰值功率高,熱效應(yīng)小。根據(jù)脈沖時(shí)間長(zhǎng)短,可進(jìn)一步分為長(zhǎng)脈沖(毫秒、微秒)、短脈沖(納秒)、超短脈沖(皮秒、飛秒)激光器。優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)高精度加工,對(duì)材料的熱影響小,適用于對(duì)熱敏感的材料加工;缺點(diǎn)是脈沖能量和功率的穩(wěn)定性相對(duì)較差,且對(duì)脈沖控制技術(shù)要求較高。 四、按輸出功率分類 1.小功率激光器:輸出功率一般在0-1kW,如部分半導(dǎo)體激光器、低功率的氣體激光器等。優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低、易于攜帶和使用;缺點(diǎn)是輸出功率較低,適用于一些對(duì)功率要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域,如激光指示、激光通信、激光測(cè)量等。 2.中功率激光器:輸出功率在1kW-3kW,如中功率的光纖激光器、固體激光器等。優(yōu)點(diǎn)是功率適中,可滿足大多數(shù)工業(yè)加工和科研應(yīng)用的需求;缺點(diǎn)是相比高功率激光器,其加工效率和處理能力相對(duì)較低。 3.高功率激光器:輸出功率在3kW以上,如高功率的光纖激光器、二氧化碳激光器等。優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)高功率密度的激光輸出,適用于對(duì)功率要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域,如激光切割、焊接、熔覆等;缺點(diǎn)是設(shè)備成本高,對(duì)冷卻系統(tǒng)和電源的要求較高,且在高功率輸出時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生較大的熱效應(yīng)和光束質(zhì)量下降的問(wèn)題。 五、按輸出波長(zhǎng)分類 1.紅外激光器:輸出波長(zhǎng)范圍處于0.76-3微米,如光纖激光器、部分氣體激光器等。優(yōu)點(diǎn)是波長(zhǎng)較長(zhǎng),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和大功率輸出,且對(duì)人眼的安全性相對(duì)較高;缺點(diǎn)是波長(zhǎng)較長(zhǎng),對(duì)材料的吸收率相對(duì)較低,加工效率可能受到一定影響。 2.可見光激光器:輸出波長(zhǎng)范圍處于380納米-780納米,如紅寶石激光器、氦氖激光器、氬離子激光器、氪離子激光器等。優(yōu)點(diǎn)是波長(zhǎng)處于可見光范圍,可直接觀察到激光束,便于調(diào)試和使用;缺點(diǎn)是波長(zhǎng)較短,對(duì)材料的吸收率相對(duì)較高,但在一些對(duì)熱敏感的材料加工中可能會(huì)產(chǎn)生不良影響。 3.紫外激光器:輸出波長(zhǎng)范圍處于200納米-400納米,如氮分子激光器、氟化氙準(zhǔn)分子激光器、氟化氪(Krf)準(zhǔn)分子激光器等。優(yōu)點(diǎn)是波長(zhǎng)較短,可實(shí)現(xiàn)高精度加工,對(duì)材料的熱影響小,適用于對(duì)熱敏感的材料加工;缺點(diǎn)是波長(zhǎng)較短,對(duì)材料的吸收率相對(duì)較高,且紫外激光對(duì)人體和環(huán)境的危害較大,需要采取嚴(yán)格的防護(hù)措施。 |

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