เลเซอร์แบบต่อเนื่องคืออะไร?

เลเซอร์แบบต่อเนื่องสามารถส่งออกลำแสงเลเซอร์ได้อย่างเสถียรและต่อเนื่องโดยไม่มีการหยุดชะงัก และกำลังส่งออกของพวกมันยังคงที่เมื่อเวลาผ่านไป (ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม)
คุณสมบัติหลัก: ความเสถียรและความยั่งยืน
เอาต์พุตต่อเนื่อง: นี่คือสัญญาณที่สำคัญที่สุด ตราบใดที่เชื่อมต่อพลังงานและสภาวะการทำงานคงที่ เลเซอร์สามารถปล่อยแสงได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการหยุดชะงัก

ความเสถียรของพลังงาน: กำลังของเลเซอร์เอาต์พุต (พลังงานที่ปล่อยออกมาต่อหน่วยเวลา) ยังคงที่โดยพื้นฐานระหว่างการทำงาน

ลักษณะทางเวลา: ลำแสงต่อเนื่องในมิติเวลา (ในระดับมหภาค) โดยไม่มีช่วงพัลส์ที่ชัดเจน

หลักการทำงาน: การปั๊มแบบต่อเนื่อง, การปล่อยแสงอย่างต่อเนื่อง
หลักการทำงานของเลเซอร์แบบต่อเนื่องเป็นไปตามหลักการพื้นฐานของการสร้างเลเซอร์ (การปล่อยแบบกระตุ้น) แต่กระบวนการปั๊มของมันเป็นไปอย่างต่อเนื่อง:

การปั๊มแบบต่อเนื่อง: แหล่งพลังงานภายนอก (เช่น กระแสไฟฟ้า พลังงานแสง พลังงานปฏิกิริยาเคมี) จะถูกป้อนเข้าสู่ตัวกลางขยายสัญญาณของเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง (เช่น ก๊าซ CO₂, คริสตัลแข็ง Nd:YAG, วัสดุกึ่งตัวนำ, สารละลายสีย้อม)

การรักษาสภาวะการกลับหัวของประชากร: พลังงานการปั๊มอย่างต่อเนื่องจะกระตุ้นอะตอม โมเลกุล หรืออิเล็กตรอนในตัวกลางขยายสัญญาณจากระดับพลังงานต่ำไปสู่ระดับพลังงานสูง รักษาสภาวะที่จำนวนอนุภาคในระดับพลังงานสูงมีมากกว่าในระดับพลังงานต่ำ (การกลับหัวของประชากร)

การปล่อยแบบกระตุ้นยังคงดำเนินต่อไป: โฟตอนจำนวนเล็กน้อยที่ปล่อยออกมาเองในโพรงเรโซแนนซ์ (ประกอบด้วยกระจกสองบาน) เมื่อผ่านตัวกลางขยายสัญญาณ จะทำให้อนุภาคในระดับพลังงานสูงเกิดการปล่อยแบบกระตุ้น ปล่อยโฟตอนใหม่ที่มีความถี่ เฟส และทิศทางเหมือนกับโฟตอนที่ตกกระทบ

การขยายสัญญาณแสงและการสั่นอย่างต่อเนื่อง: โฟตอนที่สร้างขึ้นใหม่เหล่านี้จะถูกสะท้อนไปมาโดยกระจกเรโซเนเตอร์และผ่านตัวกลางขยายสัญญาณซ้ำๆ การผ่านแต่ละครั้งจะกระตุ้นการแผ่รังสีแบบกระตุ้นมากขึ้น ทำให้จำนวนโฟตอนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในลักษณะคล้ายหิมะถล่มและก่อตัวเป็นคลื่นแสงที่สอดคล้องกันทรงพลัง

เอาต์พุตเลเซอร์ที่เสถียร: เมื่อการขยายสัญญาณ (การขยาย) ที่ได้รับจากแสงที่สั่นไปมาในโพรงเรโซแนนซ์ครั้งเดียวเพียงพอที่จะชดเชยการสูญเสียของการสั่นนี้ (รวมถึงส่วนหนึ่งของแสงที่ส่งผ่านกระจกเอาต์พุต) เลเซอร์จะเข้าสู่สถานะการทำงานที่เสถียรและปล่อยลำแสงเลเซอร์อย่างต่อเนื่องและเสถียรจากกระจกเอาต์พุตที่ส่งผ่านบางส่วน

ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีที่สำคัญ
เอาต์พุตพลังงานต่อเนื่อง: ให้แหล่งความร้อนหรือแหล่งกำเนิดแสงที่เสถียร เหมาะสำหรับกระบวนการที่ต้องการการป้อนพลังงานอย่างต่อเนื่อง (เช่น การตัดและการเชื่อม)

ความเสถียรสูง: กำลังเอาต์พุตและทิศทางของลำแสงมักจะเสถียรมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวัดและการสื่อสารที่แม่นยำ

คุณภาพลำแสงดีเยี่ยม: โดยปกติแล้วจะสร้างลำแสงคุณภาพสูงที่มีโหมดบริสุทธิ์ (เช่น โหมดพื้นฐาน TEM00) และมุมไดเวอร์เจนซ์เล็กน้อย ซึ่งเอื้อต่อการโฟกัสและการส่งระยะไกล

ประสิทธิภาพสูง (เมื่อเทียบกับเลเซอร์แบบพัลส์บางชนิด): ในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการทำงานอย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมอาจสูงกว่า

ขอบเขตการใช้งานที่หลากหลาย

การแปรรูปทางอุตสาหกรรม

การตัดด้วยเลเซอร์: การตัดโลหะ (เช่น เครื่องตัดเลเซอร์ CO₂) และอโลหะ (เช่น ผ้า อะคริลิก) ที่แม่นยำและรวดเร็ว

การเชื่อมด้วยเลเซอร์: การเชื่อมที่แม่นยำด้วยอัตราส่วนภาพสูงและการเสียรูปต่ำ (ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์)

การทำเครื่องหมาย/แกะสลักด้วยเลเซอร์: การทำเครื่องหมายถาวรบนพื้นผิวผลิตภัณฑ์ (ส่วนใหญ่เป็นเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และไฟเบอร์)

การบำบัดพื้นผิว: การดับ การหุ้ม การผสม ฯลฯ

สาขาการแพทย์

มีดผ่าตัด: เลเซอร์ CO₂ ใช้สำหรับการตัดการระเหยของเนื้อเยื่ออ่อน (เช่น ในการผ่าตัด ENT) และเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ใช้ในการผ่าตัดจักษุและทันตกรรม

การบำบัดด้วยแสงไดนามิก: เลเซอร์ต่อเนื่องที่มีความยาวคลื่นเฉพาะจะเปิดใช้งานยาไวแสงเพื่อฆ่าเซลล์มะเร็งหรือเนื้อเยื่อที่เป็นโรคอย่างเลือกสรร

การรักษาผิวหนัง: การกำจัดขน (เซมิคอนดักเตอร์, Nd:YAG), การรักษาหลอดเลือด, การฟื้นฟูผิว ฯลฯ

การสื่อสารและข้อมูล

การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก: เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักของเครือข่ายไฟเบอร์ออปติกความเร็วสูง ซึ่งบรรจุข้อมูลจำนวนมหาศาล

การแสดงผลและการตรวจจับ

จอแสดงผลเลเซอร์: เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับโปรเจ็กเตอร์หรือโทรทัศน์ที่มีความสว่างสูงและขอบเขตสีกว้าง

LiDAR: LiDAR คลื่นต่อเนื่องบางชนิดใช้สำหรับการวัดความเร็ว การวัดระยะทาง การตรวจจับก๊าซ ฯลฯ

การสแกนบาร์โค้ด: อุปกรณ์ทั่วไปที่เคาน์เตอร์คิดเงินในซูเปอร์มาร์เก็ต

เลเซอร์แบบต่อเนื่องเป็นกระดูกสันหลังของตระกูลเลเซอร์ที่ให้การไหลของพลังงานที่เสถียรและต่อเนื่อง การทำความเข้าใจหลักการทำงานและข้อได้เปรียบเฉพาะของเลเซอร์แบบต่อเนื่องเป็นพื้นฐานสำหรับการรับรู้บทบาทหลักของพวกมันในวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และอุตสาหกรรมร่วมสมัย พวกมันแสดงถึงความสำเร็จที่โดดเด่นของมนุษยชาติในการควบคุมพลังงานแสงอย่างแม่นยำและต่อเนื่อง