{"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\/pt\/what-is-the-laser-resonator\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 o ressonador a laser?"},"content":{"rendered":"

<\/span>Tempo estimado de leitura: <\/span>37<\/span> minuto<\/span><\/p>\n\n\n\n

O instrumento que produz a fonte de luz do laser \u00e9 chamado de ressonador de laser, que inclui laser de g\u00e1s, laser l\u00edquido, laser de estado s\u00f3lido, dispositivo \u00f3ptico semicondutor e outros lasers. Entre eles, os lasers mais t\u00edpicos s\u00e3o CO2 <\/sub>lasers de g\u00e1s, lasers de semicondutores, lasers de estado s\u00f3lido YAG e lasers de fibra.<\/p>\n\n\n\n

Composi\u00e7\u00e3o b\u00e1sica e desenvolvimento de laser<\/h3>\n\n\n\n

A composi\u00e7\u00e3o b\u00e1sica do laser<\/h4>\n\n\n\n

Embora existam muitos tipos de lasers, todos eles produzem lasers por meio de excita\u00e7\u00e3o e radia\u00e7\u00e3o estimulada. Portanto, a composi\u00e7\u00e3o b\u00e1sica dos lasers \u00e9 fixa, geralmente composta de materiais de trabalho (ou seja, meio de trabalho que pode produzir invers\u00e3o de popula\u00e7\u00e3o ap\u00f3s ser excitado), fontes de excita\u00e7\u00e3o (a energia que pode fazer com que a subst\u00e2ncia de trabalho inverta o n\u00famero de part\u00edculas, tamb\u00e9m conhecida como a fonte da bomba) e a cavidade ressonante \u00f3ptica s\u00e3o compostas por tr\u00eas partes.<\/p>\n\n\n\n

Subst\u00e2ncia de trabalho<\/h5>\n\n\n\n

A produ\u00e7\u00e3o do laser deve escolher um material de trabalho adequado, que pode ser g\u00e1s, l\u00edquido, s\u00f3lido ou semicondutor. Nesse meio, o n\u00famero de part\u00edculas pode ser revertido para criar as condi\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias para a obten\u00e7\u00e3o de luz laser. A exist\u00eancia de n\u00edveis de energia metaest\u00e1veis \u00e9 muito ben\u00e9fica para a realiza\u00e7\u00e3o da invers\u00e3o populacional. Existem quase mil tipos de materiais de trabalho e os comprimentos de onda do laser que podem ser gerados cobrem uma ampla gama de bandas de ultravioleta de v\u00e1cuo a bandas de infravermelho distante.<\/p>\n\n\n\n

Fonte de excita\u00e7\u00e3o<\/h5>\n\n\n\n

Para reverter o n\u00famero de part\u00edculas na subst\u00e2ncia ativa, um certo m\u00e9todo deve ser adotado para excitar o sistema de part\u00edculas e aumentar o n\u00famero de part\u00edculas em altos n\u00edveis de energia. O m\u00e9todo de descarga de g\u00e1s pode usar el\u00e9trons com energia cin\u00e9tica para excitar a subst\u00e2ncia ativa, o que \u00e9 chamado de excita\u00e7\u00e3o el\u00e9trica; a fonte de luz pulsada tamb\u00e9m pode ser usada para irradiar a subst\u00e2ncia ativa para produzir excita\u00e7\u00e3o, que \u00e9 chamada de excita\u00e7\u00e3o \u00f3ptica; h\u00e1 excita\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica, excita\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e assim por diante. V\u00e1rios m\u00e9todos de incentivo s\u00e3o nitidamente chamados de bombeamento ou bombeamento. Para obter continuamente a sa\u00edda do laser, ele deve ser bombeado continuamente para manter o n\u00famero de part\u00edculas no estado excitado.<\/p>\n\n\n\n

Cavidade \u00f3tica<\/h5>\n\n\n\n

Com um material de trabalho adequado e fonte de excita\u00e7\u00e3o, a invers\u00e3o da popula\u00e7\u00e3o pode ser alcan\u00e7ada, mas a intensidade da radia\u00e7\u00e3o estimulada gerada desta forma \u00e9 muito baixa e n\u00e3o pode ser aplicada. Ent\u00e3o, as pessoas pensaram que uma cavidade ressonante \u00f3ptica poderia ser usada para amplificar a radia\u00e7\u00e3o estimulada. A cavidade ressonante \u00f3tica \u00e9 composta por dois espelhos com uma determinada forma geom\u00e9trica e caracter\u00edsticas \u00f3ticas de reflex\u00e3o combinadas de maneira espec\u00edfica. Suas principais fun\u00e7\u00f5es s\u00e3o as seguintes.<\/p>\n\n\n\n

Fornece capacidade de feedback \u00f3ptico para fazer os f\u00f3tons de emiss\u00e3o estimulados irem para frente e para tr\u00e1s na cavidade v\u00e1rias vezes para formar uma oscila\u00e7\u00e3o cont\u00ednua coerente.<\/p>\n\n\n\n

Limite a dire\u00e7\u00e3o e a frequ\u00eancia do feixe oscilante na cavidade para garantir que o laser de sa\u00edda tenha uma certa direcionalidade e monocrom\u00e1tica.<\/p>\n\n\n\n

O desenvolvimento de lasers<\/h4>\n\n\n\n

O laser \u00e9 um dos componentes essenciais indispens\u00e1veis nos modernos sistemas de processamento a laser. Com o desenvolvimento da tecnologia de processamento a laser, os lasers tamb\u00e9m est\u00e3o em constante evolu\u00e7\u00e3o e muitos novos lasers surgiram.<\/p>\n\n\n\n

Os primeiros lasers de processamento de fonte de laser eram principalmente de CO de alta pot\u00eancia2<\/sub>, lasers de g\u00e1s e lasers de estado s\u00f3lido YAG bombeados por l\u00e2mpada. Do ponto de vista da hist\u00f3ria do desenvolvimento da tecnologia de processamento a laser, o CO de alta capacidade2 <\/sub>e lasers que apareceram em meados da d\u00e9cada de 1970 desenvolveram CO resfriado por difus\u00e3o2<\/sub> lasers. A Tabela 2.1 mostra o status de desenvolvimento de CO2<\/sub> lasers.<\/p>\n\n\n\n

Tipo de laser  <\/td>Tipo selado<\/td>Tipo de fluxo axial lento<\/td>Tipo de fluxo cruzado<\/td>Tipo de fluxo axial r\u00e1pido<\/td>Turbo fan Fluxo axial r\u00e1pido  <\/td>Resfriamento por difus\u00e3o tipo SLAB  <\/td><\/tr>
Idade de apar\u00eancia  <\/td>Meados de 1970<\/td>In\u00edcio dos anos 1980<\/td>Meados de 1980<\/td>Final da d\u00e9cada de 1980<\/td>In\u00edcio de 1990<\/td>S\u00e9culo 20, meados dos anos 90  <\/td><\/tr>
Power \/ W<\/td>500  <\/td>1000  <\/td>20000  <\/td>5000  <\/td>10000  <\/td>5000<\/td><\/tr>
Qualidade do feixe (M2<\/sup> fator  <\/td>Inst\u00e1vel<\/td>1.5<\/td>10<\/td>5<\/td>2.5<\/td>1.2<\/td><\/tr>
Qualidade do feixe (Kf<\/sub>\/ mm \u2022 mrad)<\/td> Inst\u00e1vel<\/td>5<\/td>35<\/td>17<\/td>9<\/td>4.5<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabela 2.1 Status de desenvolvimento de CO2<\/sub> laser<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

CO inicial2 <\/sub>os lasers tendiam a se desenvolver no sentido de aumentar a pot\u00eancia do laser, mas quando a pot\u00eancia do laser atingiu um determinado requisito, a qualidade do feixe do laser foi atentada e o desenvolvimento do laser mudou para melhorar a qualidade do feixe. Recentemente, a placa de CO resfriada por difus\u00e3o2<\/sub> O laser, que est\u00e1 pr\u00f3ximo do limite de difra\u00e7\u00e3o, tem boa qualidade de feixe e tem sido amplamente utilizado depois de lan\u00e7ado, principalmente na \u00e1rea de corte a laser, sendo preferido por muitas empresas.<\/p>\n\n\n\n

O CO2<\/sub> O ressonador a laser tem as desvantagens de grande volume, estrutura complexa e dif\u00edcil manuten\u00e7\u00e3o. O metal n\u00e3o consegue absorver bem o laser com comprimento de onda de 10,6 \u03bcm, n\u00e3o pode usar fibra \u00f3tica para transmitir o laser e o plasma induzido pelo tempo de soldagem \u00e9 s\u00e9rio e tem outras defici\u00eancias. Mais tarde, o laser de estado s\u00f3lido YAG com um comprimento de onda de 1,06 \u0447m compensou as defici\u00eancias do CO2<\/sub> laser at\u00e9 certo ponto. Os primeiros lasers de estado s\u00f3lido YAG usavam m\u00e9todos de bombeamento de l\u00e2mpada, que apresentavam problemas como baixa efici\u00eancia do laser (cerca de 3%) e m\u00e1 qualidade do feixe. Com o avan\u00e7o cont\u00ednuo da tecnologia de laser, os lasers de estado s\u00f3lido YAG continuaram a progredir e muitos novos lasers apareceram. O status de desenvolvimento dos lasers de estado s\u00f3lido YAG \u00e9 mostrado na Tabela 2.2.<\/p>\n\n\n\n

Tipo de laser  <\/td>L\u00e2mpada bombeada<\/td>Diodo bombeado<\/td>Fibra bombeada  <\/td>Flake DISC  <\/td>Semicondutor com bomba final<\/td>laser de fibra  <\/td><\/tr>
Idade de apar\u00eancia  <\/td>D\u00e9cada de 1980<\/td>Final da d\u00e9cada de 1980  <\/td>Meados da d\u00e9cada de 1990  <\/td>Meados da d\u00e9cada de 1990  <\/td>Final da d\u00e9cada de 1990  <\/td>In\u00edcio do s\u00e9culo 21  <\/td><\/tr>
Power \/ W<\/td>6000  <\/td>4400  <\/td>2000  <\/td>4000 \uff08prot\u00f3tipo\uff09  <\/td>200  <\/td>10000<\/td><\/tr>
Qualidade do feixe (M2<\/sup> fator)<\/td>70<\/td>35<\/td>35<\/td>7<\/td>1.1<\/td>70<\/td><\/tr>
Qualidade do feixe (Kf<\/sub>\/ mm \u2022 mard)<\/td>25<\/td>12<\/td>12<\/td>2.5<\/td>0.35<\/td>25<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabela 2.2 O status de desenvolvimento de lasers de estado s\u00f3lido YAG<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Pode-se observar na Tabela 2.1 e na Tabela 2.2 que, al\u00e9m de melhorar continuamente a pot\u00eancia do laser, outro aspecto importante do desenvolvimento do laser \u00e9 melhorar continuamente a qualidade do feixe do laser. A qualidade do feixe de laser geralmente desempenha um papel mais importante no processo de processamento do laser do que a pot\u00eancia do laser.<\/p>\n\n\n\n

O desenvolvimento da fabrica\u00e7\u00e3o de laser com laser<\/a> a pot\u00eancia e a qualidade do feixe s\u00e3o mostradas na Figura 2.1.<\/p>\n\n\n\n

\"The
Figura 2.1 O desenvolvimento da fabrica\u00e7\u00e3o de lasers com pot\u00eancia do laser e qualidade do feixe<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

No in\u00edcio do s\u00e9culo 21, outro novo tipo de laser semicondutor a laser apareceu. Comparado com CO tradicional de alta pot\u00eancia2<\/sub> lasers ressonador e YAG lasers de estado s\u00f3lido, lasers semicondutores t\u00eam vantagens t\u00e9cnicas \u00f3bvias, como tamanho pequeno, leve, alta efici\u00eancia, baixo consumo de energia, longa vida e alta taxa de absor\u00e7\u00e3o de metal para lasers semicondutores. Com o desenvolvimento cont\u00ednuo da tecnologia de laser semicondutor, outros lasers de estado s\u00f3lido baseados em lasers de semicondutores, como lasers de fibra, lasers de estado s\u00f3lido bombeados por semicondutor e lasers de folha, desenvolveram-se rapidamente. Entre eles, os lasers de fibra est\u00e3o se desenvolvendo rapidamente, especialmente os lasers de fibra dopada com terras raras, que t\u00eam sido amplamente utilizados em comunica\u00e7\u00f5es por fibra, sensoriamento de fibra, processamento de material a laser e outros campos.<\/p>\n\n\n\n

De CO2<\/sub> laser de g\u00e1s para laser de fibra<\/h3>\n\n\n\n

CO2<\/sub> laser de g\u00e1s<\/h4>\n\n\n\n

Um laser que usa CO2<\/sub> como a principal subst\u00e2ncia de trabalho \u00e9 chamada de CO2<\/sub> laser. Uma pequena quantidade de N2<\/sup> e Ele precisa ser adicionado \u00e0 sua subst\u00e2ncia de trabalho para melhorar o ganho, a efici\u00eancia da resist\u00eancia ao calor e a pot\u00eancia de sa\u00edda do laser. CO2<\/sub> o laser tem as seguintes caracter\u00edsticas.<\/p>\n\n\n\n