Les 6 types de générateurs laser les plus courants
La technologie laser est entrée dans la vie des gens sous tous les aspects, mais il existe de nombreux types de générateurs laser, chacun avec des longueurs d'onde et des caractéristiques différentes, de sorte que les domaines d'application sont également différents. Je pense que la plupart des gens ont un peu mal à la tête face aux types compliqués de générateurs laser. Par conséquent, cet article résume et explique les caractéristiques et les applications pratiques de différents types de générateurs laser un par un.
Selon les différents supports de travail, les générateurs laser sont divisés en 6 types : à l'état solide, à gaz, à colorant, à diode, à fibre et à électrons libres. Parmi eux, il existe de nombreuses sous-divisions de lasers à l'état solide et à gaz. À l'exception des lasers à électrons libres, les principes de fonctionnement de base des différents lasers sont les mêmes, notamment la source de pompage, le résonateur optique et le milieu de gain.
Générateur laser à semi-conducteurs
Dans les générateurs laser à semi-conducteurs, la lumière est généralement utilisée comme source de pompage, et le cristal ou le verre qui peut générer de la lumière est appelé matériau de travail. Le matériau est composé d'une matrice et d'un ion activé. Le matériau de la matrice fournit un environnement d'existence et de travail approprié pour l'ion activé, et l'ion activé complète le processus de génération laser. Les ions actifs couramment utilisés sont principalement des ions de métaux de transition, tels que les ions de chrome, de cobalt, de nickel et d'autres ions et des ions de métaux des terres rares, tels que les ions de néodyme. Les miroirs recouverts de films diélectriques sont utilisés comme miroirs résonateurs, dont l'un est un miroir complet et l'autre un demi-miroir. Lors de l'utilisation de différents ions activés, de différents matériaux de matrice et de différentes longueurs d'onde d'excitation lumineuse, divers lasers de différentes longueurs d'onde seront émis.
La longueur d'onde laser émise par le générateur laser rubis est de 694.3 nm et le taux de conversion photoélectrique est faible, seulement 0.1 %. Cependant, sa durée de vie fluorescente est longue, ce qui est propice au stockage d'énergie, et il peut produire une puissance de crête d'impulsion élevée. Le laser généré par une tige de rubis d'une épaisseur d'un noyau de stylo et un long doigt peut facilement pénétrer la tôle de fer. Avant l'émergence de systèmes laser YAG plus efficaces, les systèmes laser rubis étaient largement utilisés dans découpe au laser et le perçage. De plus, la lumière de 694 nm est facilement absorbée par la mélanine, de sorte que les lasers rubis sont également utilisés dans le traitement des lésions pigmentées (taches cutanées).
En raison de ses propriétés cristallines, le générateur laser Ti:Sapphire présente une large plage réglable (c'est-à-dire la plage de longueurs d'onde réglable) et peut produire une lumière d'une longueur d'onde de 660 nm à 1200 330 nm selon les besoins. Associée à la maturité de la technologie de doublement de fréquence (qui peut doubler la fréquence de la lumière, c'est-à-dire diviser par deux la longueur d'onde), la plage de longueurs d'onde peut être étendue à 600 nm à 2 nm. Les systèmes laser titane-saphir sont utilisés dans la spectroscopie femtoXNUMXnd, la recherche en optique non linéaire, la génération de lumière blanche, la génération d'ondes térahertz, etc., et ont également des applications dans le domaine de la beauté médicale.
YAG est l'abréviation de grenat d'yttrium et d'aluminium, qui est la matrice cristalline laser la plus performante à l'heure actuelle. Après avoir été dopé au néodyme (Nd), il peut produire 1064nm La lumière et la puissance de sortie continue maximale peuvent atteindre 1000 W. Au début, une lampe flash à gaz inerte était utilisée comme source de pompage, mais la méthode de pompage par lampe flash a une large plage spectrale, une mauvaise coïncidence avec le spectre d'absorption du milieu de gain et une charge thermique importante, ce qui entraîne un faible taux de conversion photoélectrique. Ainsi, grâce au pompage LD (diode laser), il est désormais possible d'obtenir une efficacité élevée, une puissance élevée et une longue durée de vie. Les générateurs laser Nd:YAG peuvent être utilisés dans le traitement des hémangiomes et inhiber la croissance tumorale. Cependant, les dommages thermiques causés aux tissus ne sont pas sélectifs. Lors de la coagulation des vaisseaux sanguins de la tumeur, l'excès d'énergie endommagera également les tissus normaux environnants et il est facile de laisser des cicatrices après la chirurgie. Par conséquent, le laser Nd:YAG est principalement utilisé en chirurgie, en gynécologie, en ORL et moins en dermatologie.
Yb:YAG, l'ytterbium (Yb) est dopé en YAG, qui peut produire une lumière de 1030 nm. La longueur d'onde de pompage de Yb:YAG est de 941 nm, ce qui est très proche de la longueur d'onde de sortie, ce qui permet d'atteindre une efficacité quantique de pompage de 91.4 %, et la chaleur générée par la pompe est supprimée à moins de 10% (la majeure partie de l'énergie d'entrée est convertie en énergie de sortie, dont une petite partie devient de la chaleur, ce qui signifie que l'efficacité de conversion est très élevée), qui est de 25 % à 30% de Nd:YAG. Yb:YAG est devenu l'un des supports laser à semi-conducteurs les plus attractifs, et les générateurs laser à semi-conducteurs Yb:YAG à pompage LD de haute puissance sont devenus un nouveau point chaud de recherche et sont considérés comme l'une des principales directions de développement des générateurs laser à semi-conducteurs à haute efficacité et haute puissance.
Outre les deux précédents, le YAG peut également être dopé avec de l'holmium (Ho), de l'erbium (Er), etc. Le Ho:YAG produit des lasers 2097 nm et 2091 nm sans danger pour les yeux, principalement destinés à la communication optique, au radar et aux applications médicales. L'Er:YAG produit une lumière de 2.9 μm, et le corps humain a un taux d'absorption élevé de cette longueur d'onde, ce qui présente un grand potentiel d'application pour la chirurgie au laser et la chirurgie vasculaire.
Générateur laser à gaz
Les générateurs laser à gaz sont des systèmes laser qui utilisent le gaz comme milieu de gain, pompant généralement des décharges de gaz. Les types de gaz comprennent les gaz atomiques (hélium-néon, ions de gaz noble et vapeur métallique), les gaz moléculaires (azote et dioxyde de carbone), les gaz excimères et sont fournis par des réactions chimiques.
Le générateur laser HeNe (HeNe) utilise un mélange de 75 % ou plus d'He et de 15 % ou moins de Ne comme milieu de gain. Selon l'environnement de travail, il peut émettre du vert (543.5 nm), du jaune (594.1 nm), de l'orange (612.0 nm), du rouge (632.8 nm) et 3 types de lumière proche infrarouge (1152 nm, 1523 nm et 3391 nm), dont la lumière rouge (632.8 nm) est la plus couramment utilisée. Le faisceau émis par le générateur laser HeNe a une distribution gaussienne et la qualité du faisceau est très stable. Bien que la puissance ne soit pas élevée, il a de bonnes performances dans le domaine de la mesure de précision.
Les générateurs laser à gaz noble les plus courants sont les ions argon (Ar+) et les ions krypton (Kr+). Son taux de conversion d'énergie peut atteindre jusqu'à 0.6 %, et il peut produire une puissance de sortie continue et stable de 30 à 50 W pendant une longue période, et sa durée de vie dépasse 1000 heures. Principalement utilisé dans l'affichage laser, la spectroscopie Raman, l'holographie, l'optique non linéaire et d'autres domaines de recherche, ainsi que dans le diagnostic médical, la séparation des couleurs d'impression, le traitement des matériaux de métrologie et le traitement de l'information.
Les générateurs laser à vapeur métallique prennent comme exemple la vapeur de cuivre. Le générateur laser à vapeur de cuivre produit principalement une lumière verte (510.5 nm) et une lumière jaune (578.2 nm), qui peuvent atteindre une puissance moyenne de 100 W et une puissance de pointe de 100 kW. Son principal domaine d'application est la source de pompage des générateurs laser à colorant. En outre, il peut également être utilisé pour la photographie au flash à grande vitesse, la projection TV grand écran et le traitement des matériaux.
Le générateur laser moléculaire à azote utilise l'azote comme milieu de gain, qui peut émettre une lumière ultraviolette de 337.1 nm, 357.7 nm et 315.9 nm, et la puissance de crête peut atteindre 45 kW. Il peut être utilisé comme source de lumière de pompage pour les générateurs laser à colorant organique, et est également largement utilisé dans la séparation laser des isotopes, le diagnostic par fluorescence, la photographie à ultra-haute vitesse, la détection de la pollution, les soins médicaux et de santé et l'élevage agricole. Comme sa courte longueur d'onde est plus facile à focaliser pour obtenir un petit spot, il peut également être utilisé pour traiter des composants submicroniques.
Le milieu de gain utilisé dans le CO2 Le générateur laser est un mélange de dioxyde de carbone avec de l'hélium et de l'azote, qui peut produire une lumière infrarouge lointaine centrée sur des longueurs d'onde de 9.6 μm et 10.6 μm. Le générateur a un taux de conversion d'énergie élevé, la puissance de sortie peut aller de plusieurs watts à des dizaines de milliers de watts, et la qualité extrêmement élevée du faisceau rend le CO2 générateur laser largement utilisé dans le traitement des matériaux, la recherche scientifique, la défense nationale et la médecine. Vous rencontrerez différents CO2 découpeuses laser et graveurs laser pour graver et découper du bois, du MDF, du contreplaqué, du tissu, du cuir, du verre, du plastique et de l'acrylique dans votre vie quotidienne et votre entreprise.
Les excimères sont des molécules instables qui sont remplies de mélanges de différents gaz nobles et halogènes dans le résonateur pour générer des lasers de différentes longueurs d'onde. L'excitation est généralement obtenue par des faisceaux d'électrons relativistes (énergie supérieure à 200 keV) ou par des décharges à impulsions rapides transversales. Lorsque les liaisons moléculaires instables de l'excimère à l'état excité sont rompues et dissociées en atomes à l'état fondamental, l'énergie de l'état excité est libérée sous forme de rayonnement laser. Il est largement utilisé dans les domaines médical, de la communication optique, de l'affichage à semi-conducteurs, de la télédétection, des armes laser et d'autres domaines.
Le générateur laser chimique est un type particulier de système laser à gaz qui utilise l'énergie libérée par la réaction chimique pour réaliser l'inversion du nombre de particules. La plupart d'entre eux fonctionnent en mode de transition moléculaire et la plage de longueurs d'onde typique se situe dans la région spectrale du proche infrarouge au moyen infrarouge. Les plus importants sont les dispositifs au fluorure d'hydrogène (HF) et au fluorure de deutérium (DF). Le premier peut produire plus de 15 lignes spectrales entre 2.6 et 3.3 microns ; le second a environ 25 lignes spectrales entre 3.5 et 4.2 microns. Les deux appareils sont actuellement capables de produire plusieurs mégawatts. En raison de son énorme énergie, il est généralement utilisé dans l'ingénierie nucléaire et les domaines militaires.
Générateur laser à colorant
Les générateurs laser à colorant utilisent un colorant organique comme milieu laser, généralement une solution liquide. Les générateurs laser à colorant peuvent généralement être utilisés sur une gamme de longueurs d'onde plus large que les supports laser gazeux et à l'état solide. Leur large bande passante les rend particulièrement adaptés aux générateurs laser accordables et pulsés. Cependant, en raison de sa courte durée de vie et de sa puissance de sortie limitée, il est essentiellement remplacé par des lasers à semi-conducteurs accordables en longueur d'onde tels que le titane saphir.
Générateur de diode laser
Le générateur laser à diode est un système laser qui utilise des matériaux semi-conducteurs comme substance de travail. Il existe 3 modes d'excitation : injection électrique, excitation par faisceau d'électrons et pompage optique. Petite taille, prix bas, rendement élevé, longue durée de vie, faible consommation d'énergie, peut être utilisé dans l'information électronique, l'impression laser, le pointeur laser, la communication optique, la télévision laser, le petit projecteur laser, l'information électronique, l'optique intégrée et d'autres domaines.
Générateur de laser à fibre
Le générateur laser à fibre fait référence à un type de système laser qui utilise une fibre de verre dopée aux terres rares comme milieu de gain. Il est largement utilisé dans l'impression, le marquage, la gravure, le perçage, la découpe, le nettoyage, le soudage (brasage, trempe à l'eau, placage et soudage profond) des métaux et des non-métaux, l'armée, la défense et la sécurité, les équipements médicaux, les grandes infrastructures et comme pompe pour d'autres sources laser. Vous rencontrerez graveurs laser à fibre pour des textes et motifs personnalisés, découpeuses laser à fibre pour la fabrication de métaux, machines de nettoyage laser à fibre pour l'élimination de la rouille, le décapage de la peinture et l'élimination des revêtements, machines de soudage laser à fibre pour les articulations métalliques de votre vie.
Générateur laser à électrons libres
Le générateur laser à électrons libres est un nouveau type de source de rayonnement cohérent de haute puissance différent du générateur laser traditionnel. Il n'a pas besoin de gaz, de liquide ou de solide comme matériau de travail, mais convertit directement l'énergie cinétique du faisceau d'électrons de haute énergie en énergie de rayonnement cohérent. Par conséquent, on peut également considérer que la substance de travail du générateur laser à électrons libres est des électrons libres. Il présente une série d'excellentes caractéristiques telles qu'une puissance élevée, une efficacité élevée, une large plage de réglage de longueur d'onde et une structure temporelle d'impulsions ultra-courtes. À part lui, il n'existe aucun générateur laser qui puisse avoir ces caractéristiques en même temps. Il a des perspectives considérables dans les domaines de la recherche physique, des armes laser, de la fusion laser, de la photochimie et des communications optiques.
Lectures complémentaires
Comment installer et utiliser EZCAD pour la machine de marquage laser ?
EZCAD est un logiciel de marquage laser utilisé pour les UV, CO2, ou systèmes de marquage laser à fibre, comment installer et utiliser EZCAD2 ou EZCAD3 pour votre machine de marquage laser ? Commençons par découvrir le manuel d'utilisation du logiciel EZCAD.
EDM à fil ou découpe laser : laquelle vous convient le mieux ?
Choisir entre l'électroérosion à fil et la découpe laser peut être un peu délicat, cet article détaille leurs similitudes et leurs différences pour vous aider à faire un meilleur choix.
Comment construire une machine de découpe laser ? - Guide de bricolage
Vous envisagez de construire votre propre machine de découpe laser pour les amateurs ou de démarrer une entreprise pour gagner de l'argent avec ? Consultez ce guide pour apprendre à fabriquer vous-même une découpeuse laser et devenez un fabricant professionnel enviable.
Top 10 des meilleurs découpeurs laser à fibre pour le métal
Découvrez les meilleurs découpeurs laser pour métaux pour tous les besoins en 2025 - des utilisations domestiques aux utilisations commerciales, des amateurs aux fabricants industriels, des modèles d'entrée de gamme aux modèles professionnels.
Les meilleurs graveurs laser pour lames et manches de couteaux en 2025
Vous recherchez une machine de gravure laser pour marquer des logos, des panneaux, des noms, des étiquettes, des motifs ou des photos sur des lames de couteau ou des manches de couteau ? CO2 et graveurs laser à fibre de 2025 pour couteaux personnalisés sur mesure avec gravure profonde 3D, gravure volante en ligne, gravure couleur et gravure noir et blanc.
Les 12 machines à souder les plus populaires
Découvrez les 12 machines à souder les plus populaires sur STYLECNC avec MIG, TIG, AC, DC, SAW, CO2 soudeuses à gaz, laser, plasma, bout à bout, par points, sous pression, SMAW et à l'électrode.