Лазерное устройство - это устройство, состоящее из стабильного газа или твердого вещества, используемое для внутренней генерации и усиления лазерного луча. Активная среда (например, газ или твердое тело) в лазерной трубке возбуждается внешним источником энергии для генерации и усиления лазерного света посредством процесса стимулированного излучения.

Принцип лазерной трубки
Принцип работы лазерных трубок основан на эффектах стимулированного излучения и усиления фотонов. Когда активированная среда возбуждается внешним источником энергии (например, электрическим током, энергией света и т. д.), атомы или молекулы в ней поглощают энергию и переходят на высокий энергетический уровень. В процессе вынужденного излучения атомы или молекулы с более высоким энергетическим уровнем переходят на более низкий энергетический уровень и испускают фотоны.

В активированной среде высвобождаемые фотоны взаимодействуют с другими атомами или молекулами в возбужденном состоянии, заставляя их также переходить на более низкие энергетические уровни и испускать больше фотонов. Эффект усиления этого фотона формирует лазерный луч под действием зеркал и выходной оптики.

Структура лазерной трубки
Структура лазерной трубки в основном включает в себя следующие части:

Активационная среда. Активационная среда является ключевым компонентом лазерной трубки, который определяет характеристики и рабочую длину волны лазера. Обычные активационные среды включают газы (например, гелий, неон, диоксид углерода), твердые вещества (например, Nd:YAG) и т. д. Различные активационные среды имеют разные лазерные характеристики и области применения.

Оптическая полость: Оптическая полость - это область лазерной трубки, где свет отражается и усиливается. Он состоит из двух параллельных зеркал, одно из которых полупрозрачное и используется для вывода лазерного луча. Длина и отражательная способность оптического резонатора влияют на частоту, мощность и стабильность лазера.

Источник энергетического возбуждения: Источником энергетического возбуждения является источник энергии, необходимой для активации вынужденного излучения среды. К распространенным источникам энергетического возбуждения относятся ток, энергия света и т. д. Обеспечивая достаточную энергию активной среде, она может перейти в возбужденное состояние и вызвать эффект лазерного усиления.

Система охлаждения: лазерная трубка выделяет тепло во время работы и требует системы охлаждения для снижения температуры и поддержания стабильных условий работы. Распространенные методы охлаждения включают воздушное охлаждение, водяное охлаждение и т. д.

Как работают лазерные трубки
Режим работы лазерной трубки можно разделить на две формы: непрерывный и импульсный.

Непрерывная волна: в режиме непрерывной волны активационная среда непрерывно возбуждается источником энергии, создавая тем самым непрерывный лазерный луч. Этот метод работы подходит для применений, требующих стабильной производительности, таких как лазерная печать, лазерная резка и т. д.

Импульсный: в импульсном режиме активационная среда возбуждается высокоэнергетическим источником возбуждения за короткий период времени, тем самым создавая мощный короткоимпульсный лазер. Этот способ работы подходит для приложений, требующих высокой плотности энергии и мгновенной производительности, таких как лазерная медицина, лидар и т. д.

Классификация лазерных трубок
В зависимости от различных сред активации и принципов работы лазерные трубки можно разделить на множество типов, в том числе:

Газовая лазерная трубка: лазерная трубка, в которой в качестве активационной среды используется газ (например, гелий, неон и углекислый газ). Газовые лазерные трубки имеют большую выходную мощность и несколько дополнительных рабочих длин волн и широко используются в научных исследованиях, медицинской диагностике и лечении, промышленной обработке и других областях.

Твердая лазерная трубка: лазерная трубка, в которой в качестве активационной среды используются твердые материалы (например, Nd:YAG). Твердотельные лазерные трубки имеют высокую выходную энергию и небольшую ширину импульса и часто используются при лазерной резке, лазерной маркировке и других приложениях.

Полупроводниковая лазерная трубка: лазерная трубка, в которой для генерации лазерного света используются полупроводниковые материалы (например, GaAs). Полупроводниковые лазерные трубки обладают преимуществами небольшого размера, малой мощности и длительного срока службы и широко используются в электронных продуктах, таких как лазерная печать и лазерные указки.