{"id":2389,"date":"2021-05-11T02:55:56","date_gmt":"2021-05-11T02:55:56","guid":{"rendered":"https:\/\/fclatbz2dc.wpdns.site\/?p=2389"},"modified":"2024-01-22T01:34:05","modified_gmt":"2024-01-22T01:34:05","slug":"what-is-the-laser-resonator","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mydery.com\/de\/what-is-the-laser-resonator\/","title":{"rendered":"Was ist der Laserresonator?"},"content":{"rendered":"

<\/span>Gesch\u00e4tzte Lesezeit: <\/span>37<\/span> Minute<\/span><\/p>\n\n\n\n

Das Instrument, das Laserquellenlicht erzeugt, wird als Laserresonator bezeichnet, der Gaslaser, Fl\u00fcssigkeitslaser, Festk\u00f6rperlaser, optische Halbleiterger\u00e4te und andere Laser umfasst. Unter ihnen sind die typischeren Laser CO2 <\/sub>Gaslaser, Halbleiterlaser, YAG-Festk\u00f6rperlaser und Faserlaser.<\/p>\n\n\n\n

Grundlegender Aufbau und Entwicklung von Laser<\/h3>\n\n\n\n

Die grundlegende Zusammensetzung von Laser<\/h4>\n\n\n\n

Obwohl es viele Arten von Lasern gibt, erzeugen sie alle Laser durch Anregung und stimulierte Strahlung. Daher ist die grundlegende Zusammensetzung von Lasern festgelegt, in der Regel bestehend aus Arbeitsmaterialien (dh Arbeitsmedien, die nach Anregung eine Besetzungsinversion erzeugen k\u00f6nnen), Anregungsquellen (Die Energie, die dazu f\u00fchren kann, dass die Arbeitssubstanz die Anzahl der Teilchen invertiert) Pumpquelle genannt) und der optische Resonanzhohlraum bestehen aus drei Teilen.<\/p>\n\n\n\n

Arbeitsstoff<\/h5>\n\n\n\n

Bei der Herstellung des Lasers muss ein geeignetes Arbeitsmaterial gew\u00e4hlt werden, das Gas, Fl\u00fcssigkeit, Festk\u00f6rper oder Halbleiter sein kann. In diesem Medium kann die Anzahl der Partikel umgekehrt werden, um die notwendigen Bedingungen f\u00fcr die Gewinnung von Laserlicht zu schaffen. Die Existenz metastabiler Energieniveaus ist f\u00fcr die Realisierung einer Populationsinversion sehr vorteilhaft. Es gibt fast tausend Arten von Arbeitsmaterialien und die erzeugbaren Laserwellenl\u00e4ngen decken einen weiten Bereich von Vakuum-Ultraviolett-B\u00e4ndern bis hin zu fernen Infrarot-B\u00e4ndern ab.<\/p>\n\n\n\n

Anregungsquelle<\/h5>\n\n\n\n

Um die Partikelanzahl im Arbeitsstoff umzukehren, muss ein bestimmtes Verfahren angewendet werden, um das Partikelsystem anzuregen und die Partikelanzahl bei hohen Energieniveaus zu erh\u00f6hen. Die Gasentladungsmethode kann Elektronen mit kinetischer Energie verwenden, um den Arbeitsstoff anzuregen, was als elektrische Anregung bezeichnet wird; Pulslichtquelle kann auch verwendet werden, um die Arbeitssubstanz zu bestrahlen, um eine Anregung zu erzeugen, die als optische Anregung bezeichnet wird; es gibt thermische Anregung, chemische Anregung und so weiter. Verschiedene Anreizmethoden werden anschaulich als Pumpen oder Pumpen bezeichnet. Um die Laserleistung kontinuierlich zu erhalten, muss sie kontinuierlich gepumpt werden, um die Anzahl der Teilchen im angeregten Zustand zu halten.<\/p>\n\n\n\n

Optischer Hohlraum<\/h5>\n\n\n\n

Mit geeignetem Arbeitsmaterial und Anregungsquelle kann zwar die Besetzungsinversion erreicht werden, jedoch ist die Intensit\u00e4t der so erzeugten stimulierten Strahlung sehr gering und kann nicht appliziert werden. So dachte man, dass man einen optischen Resonanzhohlraum verwenden k\u00f6nnte, um die stimulierte Strahlung zu verst\u00e4rken. Der optische Resonanzhohlraum besteht aus zwei Spiegeln mit einer bestimmten geometrischen Form und auf bestimmte Weise kombinierten optischen Reflexionseigenschaften. Seine Hauptfunktionen sind wie folgt.<\/p>\n\n\n\n

Bereitstellung einer optischen R\u00fcckkopplungsf\u00e4higkeit, damit die stimulierten Emissionsphotonen im Resonator mehrmals hin und her gehen, um eine koh\u00e4rente kontinuierliche Schwingung zu bilden.<\/p>\n\n\n\n

Begrenzen Sie die Richtung und Frequenz des oszillierenden Strahls in der Kavit\u00e4t, um sicherzustellen, dass der Ausgangslaser eine bestimmte Direktionalit\u00e4t und Monochromatizit\u00e4t aufweist.<\/p>\n\n\n\n

Die Entwicklung von Lasern<\/h4>\n\n\n\n

Der Laser ist eine der unverzichtbaren Kernkomponenten moderner Laserbearbeitungsanlagen. Mit der Entwicklung der Laserbearbeitungstechnologie schreiten auch Laser st\u00e4ndig voran, und viele neue Laser sind erschienen.<\/p>\n\n\n\n

Fr\u00fche Laserquellen zur Bearbeitung von Lasern waren haupts\u00e4chlich CO .-Hochleistungslaser2<\/sub>, Gaslaser und lampengepumpte YAG-Festk\u00f6rperlaser. Aus der Perspektive der Entwicklungsgeschichte der Laserbearbeitungstechnik ist das hochgekappte CO2 <\/sub>und Laser, die Mitte der 1970er Jahre auftauchten, entwickelten diffusionsgek\u00fchltes CO2<\/sub> Laser. Tabelle 2.1 zeigt den Entwicklungsstand von CO2<\/sub> Laser.<\/p>\n\n\n\n

Lasertyp  <\/td>Abgedichteter Typ<\/td>Typ mit langsamer axialer Str\u00f6mung<\/td>Querstromtyp<\/td>Typ mit schneller axialer Str\u00f6mung<\/td>Turbol\u00fcfter Schnelle axiale Str\u00f6mung  <\/td>Diffusionsk\u00fchlung Typ SLAB  <\/td><\/tr>
Alter des Aussehens  <\/td>Mitte der 1970er Jahre<\/td>Anfang der 1980er Jahre<\/td>Mitte der 1980er Jahre<\/td>Ende der 1980er Jahre<\/td>Anfang der 1990er Jahre<\/td>20. Jahrhundert Mitte der 90er Jahre  <\/td><\/tr>
Leistung\/W<\/td>500  <\/td>1000  <\/td>20000  <\/td>5000  <\/td>10000  <\/td>5000<\/td><\/tr>
Strahlqualit\u00e4t (M2<\/sup> Faktor  <\/td>Instabil<\/td>1.5<\/td>10<\/td>5<\/td>2.5<\/td>1.2<\/td><\/tr>
Strahlqualit\u00e4t (KF<\/sub>\/mm\u2022 mrad)<\/td> Instabil<\/td>5<\/td>35<\/td>17<\/td>9<\/td>4.5<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabelle 2.1 Entwicklungsstand von CO2<\/sub> Laser-<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Fr\u00fches CO2 <\/sub>Laser tendierten dazu, sich in Richtung steigender Laserleistung zu entwickeln, aber wenn die Laserleistung einen bestimmten Bedarf erreichte, wurde auf die Strahlqualit\u00e4t des Lasers geachtet und die Entwicklung des Lasers zur Verbesserung der Strahlqualit\u00e4t verschoben. K\u00fcrzlich wurde die diffusionsgek\u00fchlte CO .-Platte2<\/sub> Laser, der nahe an der Beugungsgrenze liegt, eine gute Strahlqualit\u00e4t aufweist und nach seiner Markteinf\u00fchrung vor allem im Bereich des Laserschneidens weit verbreitet ist und von vielen Unternehmen bevorzugt wird.<\/p>\n\n\n\n

Das CO2<\/sub> Laserresonatoren haben die Nachteile eines gro\u00dfen Volumens, einer komplexen Struktur und einer schwierigen Wartung. Metall kann den Laser mit einer Wellenl\u00e4nge von 10,6 \u00b5m nicht gut absorbieren, kann keine Lichtleitfaser verwenden, um den Laser zu \u00fcbertragen, und das durch die Schwei\u00dfzeit induzierte Plasma ist schwerwiegend und andere M\u00e4ngel. Sp\u00e4ter machte der YAG-Festk\u00f6rperlaser mit einer Wellenl\u00e4nge von 1,06 \u0447m die Schw\u00e4chen des CO . wett2<\/sub> bis zu einem gewissen Grad lasern. Fr\u00fche YAG-Festk\u00f6rperlaser verwendeten Lampenpumpverfahren, die Probleme wie eine geringe Lasereffizienz (ca. 3%) und eine schlechte Strahlqualit\u00e4t aufwiesen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Lasertechnologie machten YAG-Festk\u00f6rperlaser weitere Fortschritte und viele neue Laser erschienen. Der Entwicklungsstand von YAG-Festk\u00f6rperlasern ist in Tabelle 2.2 dargestellt.<\/p>\n\n\n\n

Lasertyp  <\/td>Lampe gepumpt<\/td>Diodengepumpt<\/td>Fasergepumpt  <\/td>Flockenscheibe  <\/td>Halbleiterendgepumpt<\/td>Faserlaser  <\/td><\/tr>
Alter des Aussehens  <\/td>1980er Jahre<\/td>Ende der 1980er Jahre  <\/td>Mitte der 1990er Jahre  <\/td>Mitte der 1990er Jahre  <\/td>Ende der 1990er Jahre  <\/td>Anfang des 21. Jahrhunderts  <\/td><\/tr>
Leistung\/W<\/td>6000  <\/td>4400  <\/td>2000  <\/td>4000\uff08Prototyp\uff09  <\/td>200  <\/td>10000<\/td><\/tr>
Strahlqualit\u00e4t (M2<\/sup> Faktor)<\/td>70<\/td>35<\/td>35<\/td>7<\/td>1.1<\/td>70<\/td><\/tr>
Strahlqualit\u00e4t (KF<\/sub>\/mm\u2022 Markierung)<\/td>25<\/td>12<\/td>12<\/td>2.5<\/td>0.35<\/td>25<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabelle 2.2 Der Entwicklungsstand von YAG-Festk\u00f6rperlasern<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Aus Tabelle 2.1 und Tabelle 2.2 ist ersichtlich, dass neben der kontinuierlichen Verbesserung der Laserleistung ein weiterer wichtiger Aspekt der Laserentwicklung darin besteht, die Strahlqualit\u00e4t des Lasers kontinuierlich zu verbessern. Die Laserstrahlqualit\u00e4t spielt bei der Laserbearbeitung oft eine wichtigere Rolle als die Laserleistung.<\/p>\n\n\n\n

Die Entwicklung von Fertigungslasern mit Laser-<\/a> Leistung und Strahlqualit\u00e4t ist in Abbildung 2.1 dargestellt.<\/p>\n\n\n\n

\"The
Abbildung 2.1 Die Entwicklung von Fertigungslasern mit Laserleistung und Strahlqualit\u00e4t<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts tauchte ein weiterer neuer Typ von Laser-Halbleiterlasern auf. Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichem Hochleistungs-CO2<\/sub> Laserresonator und YAG-Festk\u00f6rperlaser haben Halbleiterlaser offensichtliche technische Vorteile, wie geringe Gr\u00f6\u00dfe, geringes Gewicht, hohe Effizienz, geringer Energieverbrauch, lange Lebensdauer und hohe Absorptionsrate von Metall-Halbleiter-Lasern. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Halbleiterlasertechnologie haben sich auch andere Festk\u00f6rperlaser auf Basis von Halbleiterlasern wie Faserlaser, halbleitergepumpte Festk\u00f6rperlaser und Schichtlaser rasant entwickelt. Unter ihnen entwickeln sich Faserlaser schnell, insbesondere mit seltenen Erden dotierte Faserlaser, die in der Faserkommunikation, Fasersensorik, Lasermaterialbearbeitung und anderen Gebieten weit verbreitet sind.<\/p>\n\n\n\n

Von CO2<\/sub> Gaslaser zu Faserlaser<\/h3>\n\n\n\n

CO2<\/sub> Gaslaser<\/h4>\n\n\n\n

Ein Laser, der CO . verwendet2<\/sub> als Hauptarbeitsstoff hei\u00dft CO2<\/sub> Laser. Eine kleine Menge N2<\/sup> und He muss zu seiner Arbeitssubstanz hinzugef\u00fcgt werden, um die Verst\u00e4rkung, den W\u00e4rmebest\u00e4ndigkeitswirkungsgrad und die Ausgangsleistung des Lasers zu verbessern. CO2<\/sub> Laser hat die folgenden Eigenschaften.<\/p>\n\n\n\n