Principi e tipologie dilaser
Cos'è il laser?
LASER (Amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni); Per avere un'idea più precisa, guarda l'immagine qui sotto:
Un atomo che si trova a un livello energetico superiore passa spontaneamente a un livello energetico inferiore ed emette un fotone, un processo chiamato radiazione spontanea.
Il concetto, in parole semplici, può essere spiegato così: una palla a terra si trova nella sua posizione più naturale. Quando viene spinta in aria da una forza esterna (chiamata pompaggio), nel momento in cui la forza esterna cessa, la palla cade da un'altezza elevata, rilasciando una certa quantità di energia. Se la palla è un atomo specifico, quest'ultimo emette un fotone di una determinata lunghezza d'onda durante la transizione.
Classificazione dei laser
L'uomo ha compreso il principio della generazione laser e ha iniziato a sviluppare diverse forme di laser. Se li classifichiamo in base al materiale di lavoro, possiamo distinguerli in laser a gas, laser a stato solido, laser a semiconduttore, ecc.
1. Classificazione dei laser a gas: atomo, molecola, ione;
La sostanza attiva del laser a gas è un gas o un vapore metallico, caratterizzato da un ampio intervallo di lunghezze d'onda di emissione laser. Il tipo più comune è il laser a CO2, in cui la CO2 viene utilizzata come sostanza attiva per generare un laser a infrarossi a 10,6 µm mediante eccitazione di una scarica elettrica.
Poiché il fluido di lavoro del laser a gas è il gas stesso, la struttura complessiva del laser risulta troppo grande e la lunghezza d'onda di uscita troppo elevata, con conseguenti scarse prestazioni nella lavorazione dei materiali. Pertanto, i laser a gas sono stati presto ritirati dal mercato e sono stati utilizzati solo in ambiti specifici, come la marcatura laser di determinati componenti in plastica.
2, laser solidoclassificazione: rubino, Nd:YAG, ecc.;
Il materiale di lavoro del laser a stato solido è il rubino, il vetro al neodimio, il granato di ittrio e alluminio (YAG), ecc., che consiste in una piccola quantità di ioni uniformemente incorporati nel cristallo o nel vetro del materiale come matrice, chiamati ioni attivi.
Il laser a stato solido è composto da una sostanza di lavoro, un sistema di pompaggio, un risonatore e un sistema di raffreddamento e filtraggio. Il quadrato nero al centro dell'immagine sottostante è un cristallo laser, che appare come un vetro trasparente di colore chiaro ed è costituito da un cristallo trasparente drogato con metalli delle terre rare. È la particolare struttura dell'atomo di metallo delle terre rare che, quando illuminato da una sorgente luminosa, crea un'inversione di popolazione delle particelle (si pensi, per semplificare, a molte sfere sul terreno che vengono spinte in aria), emettendo poi fotoni quando le particelle si spostano; quando il numero di fotoni è sufficiente, si forma il laser. Per garantire che il laser emesso sia diretto in una direzione, sono presenti specchi pieni (la lente a sinistra) e specchi di uscita semiriflettenti (la lente a destra). Quando il laser emette e attraversa un particolare sistema ottico, si forma l'energia laser.
3, laser a semiconduttore
Quando si parla di laser a semiconduttore, si può semplicemente intendere che si tratta di un fotodiodo, in cui è presente una giunzione PN. Quando viene applicata una certa corrente, si verifica una transizione elettronica nel semiconduttore che rilascia fotoni, generando un laser. Quando l'energia laser rilasciata dal semiconduttore è bassa, il dispositivo a semiconduttore a bassa potenza può essere utilizzato come sorgente di pompaggio (sorgente di eccitazione) del laser.laser a fibraIn questo modo si forma il laser a fibra. Se la potenza del laser a semiconduttore viene ulteriormente aumentata fino al punto da poter essere utilizzata direttamente per la lavorazione dei materiali, si parla di laser a semiconduttore diretto. Attualmente, i laser a semiconduttore diretti presenti sul mercato hanno raggiunto la potenza di 10.000 watt.
Oltre ai laser menzionati in precedenza, sono stati inventati anche i laser a liquido, noti anche come laser a combustibile. I laser a liquido sono più complessi, sia in termini di volume che di sostanza attiva, rispetto ai laser a combustibile solido e sono raramente utilizzati.
Data di pubblicazione: 15 aprile 2024