Непрерывные лазеры могут стабильно и непрерывно выпускать лазерные лучи, а их выходная мощность сохраняется постоянной с течением времени (при идеальных условиях).
Основные особенности: стабильность и устойчивость
Непрерывный выход: это самый важный признак. Пока питание подключено и условия работы стабильны, лазер может непрерывно излучать свет без перерыва.
Стабильность мощности: мощность выходного лазера (энергия, выделяемая за единицу времени) остается в основном постоянной во время работы.
Временные характеристики: луч непрерывен во временном измерении (макроскопически), без очевидных импульсных интервалов.
Принцип работы: непрерывное перекачивание, непрерывное излучение света
Принцип работы непрерывного лазера соответствует фундаментальному принципу генерации лазера (стимулируемой эмиссии), но его процесс перекачки непрерывен:
Непрерывное закачивание: Внешние источники энергии (такие как ток, световая энергия, энергия химической реакции) непрерывно вводятся в среду усиления лазера (например, газовый CO2, твердый кристалл Nd: YAG,полупроводниковые материалы, растворы красителей).
Поддержание инверсии популяции: непрерывная энергия перекачки возбуждает атомы, молекулы или электроны в среде получения от низкого уровня энергии до высокого уровня энергии,поддержание состояния, когда количество частиц в высоком энергетическом уровне больше, чем в низком энергетическом уровне (инверсия популяции).
Продолжается стимулируемое излучение: небольшое количество спонтанно излучаемых фотонов, существующих в резонансной полости (состоящей из двух зеркал), при прохождении через среду усиления,будет вызывать частицы на высоких энергетических уровнях, чтобы произвести стимулированную эмиссию, высвобождая новые фотоны с точно такой же частотой, фазой и направлением, как и падающие фотоны.
Оптическое усиление и непрерывные колебания: эти вновь генерируемые фотоны отражаются назад и вперед зеркалом резонатора и неоднократно проходят через среду усиления.Каждый проход вызывает больше стимулируемого излучения., в результате чего количество фотонов постоянно увеличивается в лавинообразном виде и образует мощные когерентные световые волны.
Стабильная выходная мощность лазера: When the gain (amplification) obtained by the light oscillating back and forth in the resonant cavity once is sufficient to compensate for the loss of this oscillation (including part of the light transmitted through the output mirror), лазер достигает стабильного рабочего состояния и непрерывно и стабильно излучает лазерный луч из частично передаваемого зеркала выхода.
Основные технологические преимущества
Непрерывная выходная мощность: обеспечивает стабильный источник тепла или источник света, подходящий для процессов, требующих непрерывного ввода энергии (например, резки и сварки).
Высокая стабильность: выходная мощность и направляемость луча обычно очень стабильны, что имеет решающее значение для точного измерения и связи.
Отличное качество луча: он обычно генерирует высококачественные лучи с чистыми режимами (такими как основной режим TEM00) и малыми углами дивергенции,способствующий фокусировке и передаче на большие расстояния.
Высокая эффективность (по сравнению с некоторыми импульсными лазерами): в ситуациях, когда требуется непрерывная работа, общая эффективность использования энергии может быть выше.
Широкий спектр областей применения
Промышленная переработка
Лазерная резка: точная и высокоскоростная резка металлов (таких как лазерные режущие машины CO2) и неметалов (таких как ткани, акрил).
Лазерная сварка: достижение точной сварки с высоким соотношением сторон и низкой деформацией (обычно используется в автомобильной и электронной промышленности).
Лазерная маркировка/гравировка: постоянная маркировка на поверхности изделий (в основном полупроводниковых и волоконных лазеров).
Обработка поверхности: тушение, облицовка, сплав и т.д.
Медицинская область
Скальпель: CO2 лазер используется для вырезания мягких тканей путем испарения (например, в ОРТ-хирургии), а полупроводниковый лазер используется в офтальмической хирургии и стоматологическом лечении.
Фотодинамическая терапия: непрерывные лазеры определенной длины волны активируют светочувствительные препараты, чтобы выборочно уничтожать раковые клетки или пораженные ткани.
Лечение кожи: удаление волос (полупроводник, Nd:YAG), сосудистое лечение, омоложение кожи и т. д.
Коммуникация и информация
Оптическая волоконная связь: полупроводниковые лазеры являются основными источниками света высокоскоростных сетей оптических волокон, перевозящих огромное количество данных.
Вид и восприятие
Лазерный дисплей: как источник света для высокояркостных проекторов или телевизоров с широкой цветовой гаммой.
LiDAR: Некоторые непрерывные волновые LiDAR используются для измерения скорости, измерения расстояния, обнаружения газа и т. Д.
Сканирование штрих-кодов: распространенное устройство на кассах супермаркетов.
Непрерывные лазеры являются основой семейства лазеров, которые обеспечивают стабильный и непрерывный поток энергии.Понимание принципа работы и уникальных преимуществ непрерывных лазеров является основой для признания их ключевой роли в современной науке, технологии и промышленностиОни представляют собой выдающиеся достижения человечества в точном и непрерывном управлении световой энергией.