लेसर जनरेटरचे ६ सर्वात सामान्य प्रकार

लेसर तंत्रज्ञानाने लोकांच्या जीवनात सर्व बाजूंनी प्रवेश केला आहे, परंतु लेसर जनरेटरचे अनेक प्रकार आहेत, प्रत्येकाचे तरंगलांबी आणि वैशिष्ट्ये वेगवेगळी आहेत, त्यामुळे वापरण्याचे क्षेत्र देखील वेगळे आहेत. मला वाटते की बहुतेक लोकांना गुंतागुंतीच्या प्रकारच्या लेसर जनरेटरचा सामना करताना थोडी डोकेदुखी वाटते. म्हणूनच, हा लेख विविध प्रकारच्या लेसर जनरेटरची वैशिष्ट्ये आणि व्यावहारिक अनुप्रयोगांचा सारांश आणि स्पष्टीकरण देतो.

वेगवेगळ्या कार्यरत माध्यमांनुसार, लेसर जनरेटर 6 प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहेत: सॉलिड-स्टेट, गॅस, डाई, डायोड, फायबर आणि फ्री इलेक्ट्रॉन लेसर जनरेटर. त्यापैकी, सॉलिड-स्टेट आणि गॅस लेसरचे अनेक उपविभाग आहेत. फ्री इलेक्ट्रॉन लेसर वगळता, विविध लेसरचे मूलभूत कार्य तत्त्वे समान आहेत, ज्यामध्ये पंप सोर्स, ऑप्टिकल रेझोनेटर आणि गेन मीडियम यांचा समावेश आहे.

सॉलिड स्टेट लेसर जनरेटर

सॉलिड-स्टेट लेसर जनरेटरमध्ये, प्रकाशाचा वापर सामान्यतः पंप स्रोत म्हणून केला जातो आणि प्रकाश निर्माण करू शकणार्‍या क्रिस्टल किंवा काचेला कार्यरत पदार्थ म्हणतात. हे पदार्थ मॅट्रिक्स आणि सक्रिय आयनपासून बनलेले असते. मॅट्रिक्स पदार्थ सक्रिय आयनसाठी योग्य अस्तित्व आणि कार्य वातावरण प्रदान करतो आणि सक्रिय आयन लेसर निर्मिती प्रक्रिया पूर्ण करतो. सामान्यतः वापरले जाणारे सक्रिय आयन हे प्रामुख्याने क्रोमियम, कोबाल्ट, निकेल आणि इतर आयन सारखे संक्रमण धातू आयन आणि निओडीमियम आयन सारखे दुर्मिळ पृथ्वी धातू आयन असतात. डायलेक्ट्रिक फिल्म्सने लेपित केलेले आरसे रेझोनेटर मिरर म्हणून वापरले जातात, ज्यापैकी एक पूर्ण आरसा असतो आणि दुसरा अर्धा आरसा असतो. वेगवेगळे सक्रिय आयन, वेगवेगळे मॅट्रिक्स साहित्य आणि प्रकाश उत्तेजनाच्या वेगवेगळ्या तरंगलांबी वापरताना, वेगवेगळ्या तरंगलांबींचे विविध लेसर उत्सर्जित होतील.

रुबी लेसर जनरेटरद्वारे लेसर तरंगलांबी आउटपुट 694.3nm आहे आणि फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर कमी आहे, फक्त 0.1%. तथापि, त्याचे फ्लोरोसेंट आयुष्य जास्त आहे, जे ऊर्जा साठवणुकीसाठी अनुकूल आहे आणि ते उच्च पल्स पीक पॉवर आउटपुट करू शकते. पेन कोर आणि लांब बोटाच्या जाडी असलेल्या रुबी रॉडद्वारे तयार केलेले लेसर लोखंडी पत्र्यात सहजपणे प्रवेश करू शकते. अधिक कार्यक्षम YAG लेसर प्रणाली उदयास येण्यापूर्वी, रुबी लेसर प्रणाली मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जात होत्या लेझर कटिंग आणि ड्रिलिंग. याव्यतिरिक्त, 694nm प्रकाश मेलेनिनद्वारे सहजपणे शोषला जातो, म्हणून रंगद्रव्ययुक्त जखमांवर (त्वचेचे डाग) उपचार करण्यासाठी रुबी लेसर देखील वापरले जातात.

त्याच्या क्रिस्टल गुणधर्मांमुळे, Ti:Sapphire लेसर जनरेटरमध्ये विस्तृत ट्यून करण्यायोग्य श्रेणी (म्हणजेच, ट्यून करण्यायोग्य तरंगलांबी श्रेणी) आहे, आणि आवश्यकतेनुसार 660nm-1200nm च्या तरंगलांबीसह प्रकाश आउटपुट करू शकते. वारंवारता दुप्पट तंत्रज्ञानाच्या परिपक्वतेसह (जी प्रकाशाची वारंवारता दुप्पट करू शकते, म्हणजेच तरंगलांबी अर्धी करू शकते), तरंगलांबी श्रेणी 330nm-600nm पर्यंत वाढवता येते. टायटॅनियम नीलम लेसर सिस्टमचा वापर फेमटो2nd स्पेक्ट्रोस्कोपी, नॉनलाइनर ऑप्टिक्स संशोधन, पांढऱ्या प्रकाशाची निर्मिती, टेराहर्ट्झ लाटा निर्मिती इत्यादींमध्ये केला जातो आणि वैद्यकीय सौंदर्यात देखील त्यांचा वापर केला जातो.

YAG हे यट्रियम अॅल्युमिनियम गार्नेटचे संक्षिप्त रूप आहे, जे सध्या सर्वात उत्कृष्ट लेसर क्रिस्टल मॅट्रिक्स आहे. निओडीमियम (Nd) सह डोप केल्यानंतर, ते आउटपुट करू शकते 1064nm प्रकाश, आणि जास्तीत जास्त सतत आउटपुट पॉवर 1000w पर्यंत पोहोचू शकते. सुरुवातीच्या काळात, पंप स्रोत म्हणून एक निष्क्रिय गॅस फ्लॅश लॅम्प वापरला जात होता, परंतु फ्लॅश लॅम्प पंप पद्धतीमध्ये विस्तृत स्पेक्ट्रल श्रेणी, गेन माध्यमाच्या शोषण स्पेक्ट्रमशी कमी योगायोग आणि मोठा थर्मल लोड असतो, ज्यामुळे कमी फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर होतो. म्हणून आता LD (लेसर डायोड) पंपिंग वापरून, उच्च कार्यक्षमता, उच्च शक्ती आणि दीर्घ आयुष्य साध्य करता येते. Nd:YAG लेसर जनरेटर हेमॅन्गिओमाच्या उपचारांमध्ये वापरले जाऊ शकतात आणि ट्यूमरची वाढ रोखू शकतात. तथापि, ऊतींना होणारे थर्मल नुकसान निवडक नसते. ट्यूमरच्या रक्तवाहिन्या गोठवताना, जास्तीची ऊर्जा आसपासच्या सामान्य ऊतींना देखील नुकसान पोहोचवेल आणि शस्त्रक्रियेनंतर चट्टे सोडणे सोपे होते. म्हणून, Nd:YAG लेसर बहुतेकदा शस्त्रक्रिया, स्त्रीरोग, ENT मध्ये वापरले जाते आणि त्वचाविज्ञानात कमी वापरले जाते.

Yb: YAG, Ytterbium (Yb) हे YAG मध्ये डोप केले जाते, जे १०३०nm प्रकाश आउटपुट करू शकते. Yb:YAG ची पंप तरंगलांबी ९४१nm आहे, जी आउटपुट तरंगलांबीशी अगदी जवळ आहे, जी ९१.४% ची पंप क्वांटम कार्यक्षमता प्राप्त करू शकते आणि पंपद्वारे निर्माण होणारी उष्णता आत दाबली जाते. 10% (बहुतेक इनपुट ऊर्जेचे रूपांतर आउटपुट ऊर्जेत होते, ज्याचा एक छोटासा भाग उष्णतेमध्ये होतो, म्हणजे रूपांतरण कार्यक्षमता खूप जास्त असते), जी २५% आहे 30% Nd:YAG चे. Yb:YAG हे सर्वात आकर्षक सॉलिड-स्टेट लेसर माध्यमांपैकी एक बनले आहे आणि LD-पंप केलेले हाय-पॉवर Yb:YAG सॉलिड-स्टेट लेसर जनरेटर हे एक नवीन संशोधन केंद्र बनले आहेत आणि त्यांना विकासात्मक उच्च-कार्यक्षमता, उच्च-पॉवर सॉलिड-स्टेट लेसर जनरेटरपैकी एक मानले जाते.

वरील दोन्ही व्यतिरिक्त, YAG ला होल्मियम (Ho), एर्बियम (Er) इत्यादींनी देखील डोप केले जाऊ शकते. Ho:YAG डोळ्यांसाठी सुरक्षित 2097nm आणि 2091nm लेसर तयार करते, प्रामुख्याने ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, रडार आणि वैद्यकीय अनुप्रयोगांसाठी. Er:YAG 2.9 μm प्रकाश आउटपुट करते आणि मानवी शरीरात या तरंगलांबीचा उच्च शोषण दर असतो, ज्याचा लेसर शस्त्रक्रिया आणि रक्तवहिन्यासंबंधी शस्त्रक्रियेसाठी उत्तम वापर क्षमता आहे.

गॅस लेसर जनरेटर

गॅस लेसर जनरेटर ही लेसर सिस्टीम आहेत जी गॅसचा वापर गेन माध्यम म्हणून करतात, सामान्यतः गॅस डिस्चार्ज पंप करतात. वायूंच्या प्रकारांमध्ये अणु वायू (हेलियम-निऑन, नोबल गॅस आयन आणि धातूची वाफ), आण्विक वायू (नायट्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साइड), एक्सायमर वायू यांचा समावेश होतो आणि ते रासायनिक अभिक्रियांद्वारे प्रदान केले जातात.

HeNe लेसर जनरेटर (HeNe) ७५% किंवा त्याहून अधिक He आणि १५% किंवा त्यापेक्षा कमी Ne चे मिश्रण लाभ माध्यम म्हणून वापरतो. कार्यरत वातावरणानुसार, ते हिरवे (५४३.५nm), पिवळे (५९४.१nm), नारिंगी (६१२.०nm), लाल (६३२.८nm) आणि ३ प्रकारचे जवळ-अवरक्त प्रकाश (११५२nm, १५२३nm आणि ३३९१nm) उत्सर्जित करू शकते, ज्यापैकी लाल प्रकाश (६३२.८nm) सर्वात जास्त वापरला जातो. HeNe लेसर जनरेटरद्वारे बीम आउटपुटमध्ये गॉसियन वितरण असते आणि बीमची गुणवत्ता खूप स्थिर असते. जरी पॉवर जास्त नसली तरी, अचूक मापनाच्या क्षेत्रात त्याची कामगिरी चांगली आहे.

सामान्य नोबल गॅस लेसर जनरेटर म्हणजे आर्गन आयन (Ar+) आणि क्रिप्टन आयन (Kr+). त्याचा ऊर्जा रूपांतरण दर 0.6% पर्यंत पोहोचू शकतो आणि तो दीर्घकाळासाठी सतत आणि स्थिरपणे 30-50w ची शक्ती आउटपुट करू शकतो आणि त्याचे आयुष्य 1000h पेक्षा जास्त आहे. हे प्रामुख्याने लेसर डिस्प्ले, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, होलोग्राफी, नॉनलाइनर ऑप्टिक्स आणि इतर संशोधन क्षेत्रांमध्ये तसेच वैद्यकीय निदान, प्रिंटिंग कलर सेपरेशन, मेट्रोलॉजी मटेरियल प्रोसेसिंग आणि माहिती प्रक्रियेत वापरले जाते.

धातूच्या वाफेचे लेसर जनरेटर तांब्याचे वाफेचे उदाहरण घेतात. तांब्याचे वाफेचे लेसर जनरेटर प्रामुख्याने हिरवा प्रकाश (५१०.५ एनएम) आणि पिवळा प्रकाश (५७८.२ एनएम) सोडतो, जो सरासरी १०० वॅटची शक्ती आणि १०० किलोवॅटची कमाल शक्ती गाठू शकतो. त्याचे मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र डाई लेसर जनरेटरचा पंप स्रोत आहे. याव्यतिरिक्त, ते हाय-स्पीड फ्लॅश फोटोग्राफी, मोठ्या-स्क्रीन प्रोजेक्शन टीव्ही आणि मटेरियल प्रोसेसिंगसाठी देखील वापरले जाऊ शकते.

नायट्रोजन आण्विक लेसर जनरेटर नायट्रोजनचा वापर गेन माध्यम म्हणून करतो, जो ३३७.१ एनएम, ३५७.७ एनएम आणि ३१५.९ एनएमचा अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश उत्सर्जित करू शकतो आणि त्याची कमाल शक्ती ४५ किलोवॅटपर्यंत पोहोचू शकते. हे ऑरगॅनिक डाई लेसर जनरेटरसाठी पंप लाइट सोर्स म्हणून वापरले जाऊ शकते आणि आयसोटोप्सचे लेसर पृथक्करण, फ्लोरोसेन्स निदान, अल्ट्रा-हाय-स्पीड फोटोग्राफी, प्रदूषण शोधणे, वैद्यकीय आणि आरोग्य सेवा आणि कृषी प्रजनन यामध्ये देखील मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. त्याची लहान तरंगलांबी लहान जागा मिळविण्यासाठी लक्ष केंद्रित करणे सोपे असल्याने, ते सब-मायक्रॉन घटकांवर प्रक्रिया करण्यासाठी देखील वापरले जाऊ शकते.

मध्ये वापरलेले लाभ माध्यम CO2 लेसर जनरेटर हे हेलियम आणि नायट्रोजनमध्ये मिसळलेले कार्बन डायऑक्साइड आहे, जे 9.6 μm आणि 10.6 μm तरंगलांबींवर केंद्रित दूर-अवरक्त प्रकाश आउटपुट करू शकते. जनरेटरमध्ये उच्च ऊर्जा रूपांतरण दर आहे, आउटपुट पॉवर अनेक वॅट्सपासून ते हजारो वॅट्सपर्यंत असू शकते आणि अत्यंत उच्च बीम गुणवत्ता बनवते CO2 लेसर जनरेटर मटेरियल प्रोसेसिंग, वैज्ञानिक संशोधन, राष्ट्रीय संरक्षण आणि औषधांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. तुम्हाला वेगवेगळे भेटतील CO2 लेझर कटर आणि लेझर खोदकाम करणारे तुमच्या दैनंदिन जीवनात आणि व्यवसायात लाकूड, MDF, प्लायवुड, फॅब्रिक, लेदर, काच, प्लास्टिक आणि अॅक्रेलिक खोदकाम आणि कापणीसाठी.

एक्सायमर हे अस्थिर रेणू असतात जे रेझोनेटरमध्ये वेगवेगळ्या नोबल वायू आणि हॅलोजन वायूंच्या मिश्रणाने भरलेले असतात जेणेकरून वेगवेगळ्या तरंगलांबींचे लेसर निर्माण होतात. उत्तेजना सहसा सापेक्षतावादी इलेक्ट्रॉन बीम (२०० केव्ही पेक्षा जास्त ऊर्जा) किंवा ट्रान्सव्हर्स रॅपिड पल्स डिस्चार्जद्वारे प्राप्त केली जाते. जेव्हा उत्तेजित अवस्थेच्या एक्सायमरचे अस्थिर आण्विक बंध तुटतात आणि ग्राउंड स्टेट अणूंमध्ये विलग होतात, तेव्हा उत्तेजित अवस्थेची ऊर्जा लेसर रेडिएशनच्या स्वरूपात सोडली जाते. हे वैद्यकीय, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, सेमीकंडक्टर डिस्प्ले, रिमोट सेन्सिंग, लेसर शस्त्रे आणि इतर क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते.

केमिकल लेसर जनरेटर ही एक विशेष प्रकारची गॅस लेसर प्रणाली आहे जी रासायनिक अभिक्रियेद्वारे सोडल्या जाणाऱ्या ऊर्जेचा वापर कण संख्या उलट करण्यासाठी करते. त्यापैकी बहुतेक आण्विक संक्रमण मोडमध्ये काम करतात आणि सामान्य तरंगलांबी श्रेणी जवळ-अवरक्त ते मध्य-अवरक्त वर्णक्रमीय प्रदेशात असते. सर्वात महत्वाचे म्हणजे हायड्रोजन फ्लोराइड (HF) आणि ड्युटेरियम फ्लोराइड (DF) उपकरणे. पहिली उपकरणे 15 ते 2.6 मायक्रॉन दरम्यान 3.3 पेक्षा जास्त वर्णक्रमीय रेषा आउटपुट करू शकतात; दुसरी उपकरणे 25 ते 3.5 मायक्रॉन दरम्यान सुमारे 4.2 वर्णक्रमीय रेषा आहेत. दोन्ही उपकरणे सध्या मल्टी-मेगावॅट आउटपुट करण्यास सक्षम आहेत. त्याच्या प्रचंड उर्जेमुळे, ते सामान्यतः अणु अभियांत्रिकी आणि लष्करी क्षेत्रात वापरले जाते.

डाई लेसर जनरेटर

डाई लेसर जनरेटर लेसर माध्यम म्हणून सेंद्रिय रंग वापरतात, सामान्यतः द्रव द्रावण म्हणून. डाई लेसर जनरेटर सामान्यतः वायू आणि घन-अवस्थेतील लेसर माध्यमांपेक्षा विस्तृत तरंगलांबी श्रेणीवर वापरले जाऊ शकतात. त्यांची विस्तृत बँडविड्थ त्यांना ट्यून करण्यायोग्य आणि स्पंदित लेसर जनरेटरसाठी विशेषतः योग्य बनवते. तथापि, त्यांच्या कमी मध्यम आयुष्यामुळे आणि मर्यादित आउटपुट पॉवरमुळे, ते मुळात टायटॅनियम नीलम सारख्या तरंगलांबी-ट्यून करण्यायोग्य सॉलिड-स्टेट लेसरने बदलले आहे.

डायोड लेसर जनरेटर

डायोड लेसर जनरेटर ही एक लेसर प्रणाली आहे जी सेमीकंडक्टर मटेरियलचा वापर कार्यरत पदार्थ म्हणून करते. यात 3 उत्तेजना मोड आहेत: इलेक्ट्रिक इंजेक्शन, इलेक्ट्रॉन बीम उत्तेजना आणि ऑप्टिकल पंपिंग. लहान आकार, कमी किंमत, उच्च कार्यक्षमता, दीर्घ सेवा आयुष्य, कमी वीज वापर, इलेक्ट्रॉनिक माहिती, लेसर प्रिंटिंग, लेसर पॉइंटर, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, लेसर टीव्ही, लहान लेसर प्रोजेक्टर, इलेक्ट्रॉनिक माहिती, एकात्मिक ऑप्टिक्स आणि इतर क्षेत्रात वापरता येते.

फायबर लेझर जनरेटर

फायबर लेसर जनरेटर म्हणजे लेसर सिस्टीमचा एक प्रकार जो दुर्मिळ पृथ्वी घटक-डोप्ड ग्लास फायबरचा वापर लाभ माध्यम म्हणून करतो. हे धातू आणि नॉन-मेटल प्रिंटिंग, मार्किंग, एनग्रेव्हिंग, ड्रिलिंग, कटिंग, क्लीनिंग, वेल्डिंग (ब्रेझिंग, वॉटर क्वेंचिंग, क्लॅडिंग आणि डीप वेल्डिंग), लष्करी, संरक्षण आणि सुरक्षा, वैद्यकीय उपकरणे, मोठ्या पायाभूत सुविधा आणि इतर लेसर स्रोतांसाठी पंप म्हणून मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते. तुम्हाला भेटेल. फायबर लेसर खोदकाम करणारे वैयक्तिकृत मजकूर आणि नमुन्यांसाठी, फायबर लेसर कटर धातूच्या निर्मितीसाठी, फायबर लेसर साफ करणारे मशीन गंज काढण्यासाठी, रंग काढण्यासाठी आणि कोटिंग काढण्यासाठी, फायबर लेसर वेल्डिंग मशीन तुमच्या आयुष्यातील धातूच्या सांध्यासाठी.

मोफत इलेक्ट्रॉन लेसर जनरेटर

फ्री इलेक्ट्रॉन लेसर जनरेटर हा पारंपारिक लेसर जनरेटरपेक्षा वेगळा असा एक नवीन प्रकारचा उच्च-शक्तीचा सुसंगत रेडिएशन स्रोत आहे. त्याला कार्यरत पदार्थ म्हणून वायू, द्रव किंवा घन पदार्थाची आवश्यकता नसते, परंतु ते उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीमच्या गतिज उर्जेचे थेट सुसंगत रेडिएशन उर्जेमध्ये रूपांतर करते. म्हणूनच, असेही मानले जाऊ शकते की फ्री-इलेक्ट्रॉन लेसर जनरेटरचा कार्यरत पदार्थ फ्री इलेक्ट्रॉन आहे. त्यात उच्च शक्ती, उच्च कार्यक्षमता, तरंगलांबी ट्यूनिंगची विस्तृत श्रेणी आणि अल्ट्रा-शॉर्ट पल्सची वेळ रचना यासारख्या उत्कृष्ट वैशिष्ट्यांची मालिका आहे. त्याशिवाय, असा कोणताही लेसर जनरेटर नाही ज्यामध्ये एकाच वेळी ही वैशिष्ट्ये असू शकतात. भौतिकशास्त्र संशोधन, लेसर शस्त्रे, लेसर फ्यूजन, फोटोकेमिस्ट्री आणि ऑप्टिकल कम्युनिकेशन्सच्या क्षेत्रात त्याच्याकडे मोठ्या प्रमाणात संधी आहेत.