6 أنواع من مولدات الليزر الأكثر شيوعًا
لقد دخلت تقنية الليزر إلى حياة الناس من جميع الجوانب، ولكن هناك العديد من أنواع مولدات الليزر، ولكل منها أطوال موجية مختلفة وخصائص مختلفة، وبالتالي فإن مجالات التطبيق مختلفة أيضًا. أعتقد أن معظم الناس يشعرون بالصداع قليلاً في مواجهة الأنواع المعقدة من مولدات الليزر. لذلك، تلخص هذه المقالة وتشرح ميزات وتطبيقات أنواع مختلفة من مولدات الليزر واحدة تلو الأخرى.
وفقًا لوسائط العمل المختلفة، تنقسم مولدات الليزر إلى 6 أنواع: مولدات الليزر ذات الحالة الصلبة، والغاز، والصباغة، والصمام الثنائي، والألياف، ومولدات الليزر ذات الإلكترونات الحرة. ومن بينها، هناك العديد من التقسيمات الفرعية لليزرات ذات الحالة الصلبة والغازية. باستثناء ليزرات الإلكترونات الحرة، فإن مبادئ العمل الأساسية لمختلف أنواع الليزر هي نفسها، بما في ذلك مصدر المضخة، والرنان البصري، ووسط الكسب.
مولد ليزر الحالة الصلبة
في مولدات الليزر ذات الحالة الصلبة، يستخدم الضوء عمومًا كمصدر للمضخة، ويطلق على البلورة أو الزجاج القادر على توليد الضوء اسم مادة العمل. تتكون المادة من مصفوفة وأيون نشط. توفر مادة المصفوفة وجودًا وبيئة عمل مناسبة للأيون النشط، ويكمل الأيون النشط عملية توليد الليزر. الأيونات النشطة المستخدمة بشكل شائع هي في الأساس أيونات المعادن الانتقالية، مثل الكروم والكوبالت والنيكل وأيونات أخرى وأيونات المعادن الأرضية النادرة، مثل أيونات النيوديميوم. تُستخدم المرايا المطلية بأغشية عازلة كمرايا مرنان، إحداها مرآة كاملة والأخرى نصف مرآة. عند استخدام أيونات نشطة مختلفة ومواد مصفوفة مختلفة وأطوال موجية مختلفة لإثارة الضوء، سيتم إصدار ليزرات مختلفة بأطوال موجية مختلفة.
يبلغ طول موجة الليزر الناتج عن مولد ليزر الياقوت 694.3 نانومتر، ومعدل التحويل الكهروضوئي منخفض، 0.1% فقط. ومع ذلك، فإن عمره الفلوري طويل، مما يساعد على تخزين الطاقة، ويمكنه إخراج طاقة ذروة نبضية عالية. يمكن لليزر الناتج عن قضيب ياقوت بسمك قلب القلم وإصبع طويل أن يخترق الصفيحة الحديدية بسهولة. قبل ظهور أنظمة ليزر YAG الأكثر كفاءة، كانت أنظمة ليزر الياقوت تستخدم على نطاق واسع في القطع بالليزر بالإضافة إلى ذلك، يمتص الميلانين الضوء بطول موجة 694 نانومتر بسهولة، لذا تُستخدم أيضًا أشعة الليزر الياقوتية في علاج الآفات الصبغية (بقع الجلد).
نظرًا لخصائصه البلورية، يتمتع مولد الليزر Ti:Sapphire بنطاق قابل للضبط (أي نطاق الطول الموجي القابل للضبط)، ويمكنه إخراج الضوء بطول موجي يتراوح من 660 نانومتر إلى 1200 نانومتر حسب الحاجة. إلى جانب نضج تقنية مضاعفة التردد (التي يمكنها مضاعفة تردد الضوء، أي تقسيم الطول الموجي إلى النصف)، يمكن تمديد نطاق الطول الموجي إلى 330 نانومتر إلى 600 نانومتر. تُستخدم أنظمة ليزر التيتانيوم والياقوت في مطيافية الفمتوثان، وأبحاث البصريات غير الخطية، وتوليد الضوء الأبيض، وتوليد موجات التيراهرتز، وما إلى ذلك، ولها أيضًا تطبيقات في التجميل الطبي.
YAG هو اختصار لـ yttrium aluminum garnet، وهو أفضل مصفوفة بلورات ليزر في الوقت الحالي. بعد أن يتم تخصيبه بالنيوديميوم (Nd)، يمكنه إخراج 1064nm الضوء، ويمكن أن تصل أقصى طاقة خرج مستمرة إلى 1000 واط. في الأيام الأولى، تم استخدام مصباح فلاش غاز خامل كمصدر مضخة، ولكن طريقة مضخة مصباح الفلاش لها نطاق طيفي واسع، وتوافق ضعيف مع طيف امتصاص وسط الكسب، وحمل حراري كبير، مما يؤدي إلى انخفاض معدل التحويل الضوئي الكهربائي. لذلك، باستخدام ضخ LD (صمام ثنائي ليزر)، يمكن تحقيق كفاءة عالية وقوة عالية وعمر طويل. يمكن استخدام مولدات الليزر Nd:YAG في علاج الأورام الدموية وتثبيط نمو الورم. ومع ذلك، فإن الضرر الحراري للأنسجة غير انتقائي. أثناء تخثر الأوعية الدموية للورم، ستؤدي الطاقة الزائدة أيضًا إلى إتلاف الأنسجة الطبيعية المحيطة، ومن السهل ترك ندوب بعد الجراحة. لذلك، يستخدم ليزر Nd:YAG في الغالب في الجراحة وأمراض النساء والأنف والأذن والحنجرة، وأقل في الأمراض الجلدية.
Yb: YAG، يتم مزج الإيتربيوم (Yb) في YAG، والذي يمكنه إخراج ضوء يبلغ طوله 1030 نانومتر. يبلغ طول موجة المضخة لـ Yb: YAG 941 نانومتر، وهو قريب جدًا من طول موجة الإخراج، مما يمكنه تحقيق كفاءة كمية للمضخة تبلغ 91.4%، ويتم قمع الحرارة الناتجة عن المضخة إلى حدود 10% (يتم تحويل معظم طاقة الإدخال إلى طاقة إخراج، يتحول جزء صغير منها إلى حرارة، مما يعني أن كفاءة التحويل عالية جدًا)، والتي تتراوح من 25% إلى 30% لقد أصبح Yb:YAG أحد أكثر وسائط الليزر ذات الحالة الصلبة جاذبية، وأصبحت مولدات الليزر ذات الحالة الصلبة Yb:YAG عالية الطاقة المضخوخة بالـLD نقطة بحثية ساخنة جديدة، وتعتبر واحدة من الاتجاهات الرئيسية لتطوير مولدات الليزر ذات الحالة الصلبة عالية الكفاءة وعالية الطاقة.
بالإضافة إلى ما سبق، يمكن أيضًا تطعيم YAG بالهولميوم (Ho) والإربيوم (Er) وما إلى ذلك. ينتج Ho:YAG ليزرًا آمنًا للعين بطول موجي 2097 نانومتر و2091 نانومتر، ويستخدم بشكل أساسي في الاتصالات البصرية والرادار والتطبيقات الطبية. ينتج Er:YAG ضوءًا بطول موجي 2.9 ميكرومتر، ويتمتع جسم الإنسان بمعدل امتصاص مرتفع لهذا الطول الموجي، مما يوفر إمكانات تطبيقية كبيرة في جراحة الليزر وجراحة الأوعية الدموية.
مولد ليزر الغاز
مولدات الليزر الغازي هي أنظمة ليزر تستخدم الغاز كوسيط للكسب، وعادة ما تضخ تفريغات الغاز. تشمل أنواع الغازات الغازات الذرية (الهيليوم-النيون، أيون الغاز النبيل، وبخار المعدن)، والغازات الجزيئية (النيتروجين وثاني أكسيد الكربون)، والغازات الإكسيمرية، ويتم توفيرها من خلال التفاعلات الكيميائية.
يستخدم مولد الليزر HeNe (HeNe) خليطًا من 75% أو أكثر من He و15% أو أقل من Ne كوسيط للكسب. اعتمادًا على بيئة العمل، يمكنه إصدار الضوء الأخضر (543.5 نانومتر) والأصفر (594.1 نانومتر) والبرتقالي (612.0 نانومتر) والأحمر (632.8 نانومتر) و3 أنواع من الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء (1152 نانومتر و1523 نانومتر و3391 نانومتر)، حيث يعد الضوء الأحمر (632.8 نانومتر) هو الأكثر استخدامًا. يتميز خرج الشعاع من مولد الليزر HeNe بتوزيع غاوسي، كما أن جودة الشعاع مستقرة للغاية. وعلى الرغم من أن الطاقة ليست عالية، إلا أنها تتمتع بأداء جيد في مجال القياس الدقيق.
مولدات الليزر الغازية النبيلة الشائعة هي أيونات الأرجون (Ar+) وأيونات الكريبتون (Kr+). يمكن أن يصل معدل تحويل الطاقة إلى 0.6%، ويمكنه إخراج طاقة مستمرة ومستقرة تتراوح من 30 إلى 50 وات لفترة طويلة، ويتجاوز عمره الافتراضي 1000 ساعة. يستخدم بشكل أساسي في شاشات الليزر، وتقنية التحليل الطيفي رامان، والتصوير المجسم، والبصريات غير الخطية وغيرها من مجالات البحث، بالإضافة إلى التشخيص الطبي، وفصل ألوان الطباعة، ومعالجة المواد القياسية ومعالجة المعلومات.
تتخذ مولدات الليزر البخارية المعدنية بخار النحاس كمثال. ينتج مولد الليزر البخاري النحاسي بشكل أساسي الضوء الأخضر (510.5 نانومتر) والضوء الأصفر (578.2 نانومتر)، والذي يمكن أن يصل إلى متوسط طاقة 100 وات وطاقة ذروة 100 كيلو وات. مجال تطبيقه الرئيسي هو مصدر المضخة لمولدات الليزر الصبغي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه أيضًا في التصوير الفوتوغرافي عالي السرعة بالفلاش، وأجهزة التلفاز ذات الشاشة الكبيرة ومعالجة المواد.
يستخدم مولد الليزر الجزيئي النيتروجيني النيتروجين كوسيط مكسب، والذي يمكنه إصدار ضوء فوق بنفسجي بطول موجي 337.1 نانومتر و357.7 نانومتر و315.9 نانومتر، ويمكن أن تصل ذروة الطاقة إلى 45 كيلو وات. يمكن استخدامه كمصدر ضوء مضخة لمولدات الليزر الصبغي العضوي، كما يستخدم على نطاق واسع في فصل النظائر بالليزر، وتشخيص الفلورسنت، والتصوير فائق السرعة، والكشف عن التلوث، والرعاية الطبية والصحية، والتربية الزراعية. نظرًا لأن طوله الموجي القصير يسهل التركيز عليه للحصول على بقعة صغيرة، فيمكن استخدامه أيضًا لمعالجة مكونات دون الميكرون.
وسيلة الكسب المستخدمة في CO2 مولد الليزر هو ثاني أكسيد الكربون المخلوط بالهيليوم والنيتروجين، والذي يمكنه إخراج ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة الذي يتركز عند أطوال موجية 9.6 ميكرومتر و10.6 ميكرومتر. يتمتع المولد بمعدل تحويل طاقة مرتفع، ويمكن أن تتراوح طاقة الخرج من عدة وات إلى عشرات الآلاف من الوات، وجودة الشعاع العالية للغاية تجعل CO2 مولد الليزر يستخدم على نطاق واسع في معالجة المواد والبحث العلمي والدفاع الوطني والطب. سوف تلتقي بأنواع مختلفة من CO2 قواطع الليزر النقاشون الليزر للنقش والقطع على الخشب، والألواح متوسطة الكثافة، والخشب الرقائقي، والأقمشة، والجلود، والزجاج، والبلاستيك، والأكريليك في حياتك اليومية وأعمالك.
الإكسيمرات هي جزيئات غير مستقرة يتم ملؤها بمزيج من الغازات النبيلة المختلفة وغازات الهالوجين في الرنان لتوليد أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية المختلفة. يتم تحقيق الإثارة عادة عن طريق حزم الإلكترون النسبية (طاقة أكبر من 200 كيلو إلكترون فولت) أو عن طريق التفريغ النبضي السريع العرضي. عندما يتم كسر الروابط الجزيئية غير المستقرة للإكسيمر في الحالة المثارة وتفككها إلى ذرات الحالة الأرضية، يتم إطلاق طاقة الحالة المثارة في شكل إشعاع ليزر. يتم استخدامه على نطاق واسع في الطب، والاتصالات البصرية، وشاشات أشباه الموصلات، والاستشعار عن بعد، وأسلحة الليزر وغيرها من المجالات.
مولد الليزر الكيميائي هو نوع خاص من أنظمة الليزر الغازية التي تستخدم الطاقة المنبعثة من التفاعل الكيميائي لتحقيق عكس عدد الجسيمات. تعمل معظمها في وضع الانتقال الجزيئي، ويكون نطاق الطول الموجي النموذجي في منطقة الطيف القريبة من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. وأهمها أجهزة فلوريد الهيدروجين (HF) وفلوريد الديوتيريوم (DF). يمكن للأول إخراج أكثر من 15 خطًا طيفيًا بين 2.6 و3.3 ميكرون؛ يحتوي الأخير على حوالي 25 خطًا طيفيًا بين 3.5 و4.2 ميكرون. كلا الجهازين قادران حاليًا على مخرجات متعددة الميجاواط. نظرًا لطاقته الضخمة، يتم استخدامه عمومًا في الهندسة النووية والمجالات العسكرية.
مولد ليزر الصباغة
تستخدم مولدات الليزر الصبغية صبغة عضوية كوسيط ليزر ، وعادة ما يكون محلول سائل. يمكن استخدام مولدات الليزر الصبغي بشكل عام على نطاق أوسع من الأطوال الموجية مقارنة بوسائط الليزر الغازية والصلبة. عرض النطاق الترددي الواسع يجعلها مناسبة بشكل خاص لمولدات الليزر القابلة للضبط والنبض. ومع ذلك ، نظرًا لعمرها القصير المتوسط وقوة الخرج المحدودة ، يتم استبدالها أساسًا بأجهزة ليزر الحالة الصلبة القابلة لضبط الطول الموجي مثل التيتانيوم الياقوت.
مولد ليزر ثنائي
مولد الليزر الثنائي هو نظام ليزر يستخدم مواد شبه موصلة كمادة عمل. هناك 3 أوضاع إثارة: الحقن الكهربائي، وإثارة شعاع الإلكترون والضخ البصري. الحجم الصغير، السعر المنخفض، الكفاءة العالية، عمر الخدمة الطويل، استهلاك الطاقة المنخفض، يمكن استخدامه في المعلومات الإلكترونية، الطباعة بالليزر، مؤشر الليزر، الاتصالات البصرية، تلفزيون الليزر، جهاز عرض الليزر الصغير، المعلومات الإلكترونية، البصريات المتكاملة وغيرها من المجالات.
مولد ليزر الألياف
يشير مولد الليزر الليفي إلى نوع من أنظمة الليزر التي تستخدم الألياف الزجاجية المخصبة بعناصر أرضية نادرة كوسيط مكسب. يتم استخدامه على نطاق واسع في الطباعة المعدنية وغير المعدنية، والعلامات، والنقش، والحفر، والقطع، والتنظيف، واللحام (اللحام، والتبريد بالماء، والكسوة، واللحام العميق)، والمعدات العسكرية والدفاعية والأمنية، والمعدات الطبية، والبنية التحتية الكبيرة، وكمضخة لمصادر الليزر الأخرى. سوف تلتقي آلات النقش بالليزر الليفي للنصوص والأنماط المخصصة، قواطع ألياف الليزر لتصنيع المعادن، آلات تنظيف ألياف الليزر لإزالة الصدأ، وإزالة الطلاء، وإزالة الطلاء، ماكينات اللحام بليزر الألياف للمفاصل المعدنية في حياتك.
مولد ليزر الإلكترون الحر
مولد الليزر للإلكترونات الحرة هو نوع جديد من مصادر الإشعاع المتماسكة عالية الطاقة يختلف عن مولد الليزر التقليدي. فهو لا يحتاج إلى غاز أو سائل أو صلب كمادة عمل، بل يحول مباشرة الطاقة الحركية لحزمة الإلكترونات عالية الطاقة إلى طاقة إشعاع متماسكة. لذلك، يمكن اعتبار أن المادة العاملة لمولد الليزر للإلكترونات الحرة هي الإلكترونات الحرة. وهو يتمتع بسلسلة من الخصائص الممتازة مثل الطاقة العالية والكفاءة العالية ومجموعة واسعة من ضبط الطول الموجي والبنية الزمنية للنبضات القصيرة للغاية. باستثناء ذلك، لا يوجد مولد ليزر يمكن أن يتمتع بهذه الميزات في نفس الوقت. وله آفاق كبيرة في مجالات البحوث الفيزيائية وأسلحة الليزر واندماج الليزر والكيمياء الضوئية والاتصالات البصرية.
لمزيد من القراءة
طوّر أعمالك باستخدام آلات النقش بالليزر - التكاليف والفوائد
في هذا المنشور، سنقوم بتفصيل التكاليف والفوائد وإمكانات أجهزة النقش بالليزر وكيفية استخدام الليزر لإنشاء نقوش مخصصة للأعمال التجارية المخصصة.
كيفية تثبيت واستخدام EZCAD لآلة وضع العلامات بالليزر؟
EZCAD هو برنامج وضع العلامات بالليزر المستخدم للأشعة فوق البنفسجية، CO2أو أنظمة وسم الألياف بالليزر، كيف تقوم بتثبيت واستخدام EZCAD2 أو EZCAD3 لآلة وسم الليزر الخاصة بك؟ دعنا نبدأ في تعلم دليل المستخدم لبرنامج EZCAD.
القطع بالكهرباء السلكية مقابل القطع بالليزر: أيهما أفضل بالنسبة لك؟
قد يكون الاختيار بين القطع بالكهرباء السلكية والقطع بالليزر أمرًا صعبًا بعض الشيء، توضح هذه المقالة أوجه التشابه والاختلاف بينهما لمساعدتك على اتخاذ خيار أفضل.
كيفية بناء آلة القطع بالليزر؟ - دليل DIY
هل تخطط لبناء آلة القطع بالليزر الخاصة بك للهواة، أو بدء عمل تجاري لكسب المال منها؟ راجع هذا الدليل لمعرفة كيفية صنع آلة القطع بالليزر بنفسك، والنمو لتصبح صانعًا محترفًا يحسد عليه.
أفضل 10 أجهزة قطع الألياف بالليزر للمعادن
اكتشف أفضل قواطع الليزر المعدنية لكل احتياج في عام 2025 - من الاستخدامات المنزلية إلى التجارية، ومن الهواة إلى صناع الصناعة، ومن النماذج المبتدئة إلى النماذج الاحترافية.
أفضل آلات النقش بالليزر لشفرات السكاكين ومقابضها لعام 2025
هل تبحث عن آلة نقش بالليزر لنقش الشعارات أو اللافتات أو الأسماء أو العلامات أو الأنماط أو الصور على شفرات السكين أو مقابض السكين؟ راجع أفضل CO2 وآلات النقش بالليزر والألياف لعام 2025 للسكاكين الشخصية المخصصة مع النقش العميق ثلاثي الأبعاد والنقش الطائر عبر الإنترنت والنقش الملون والنقش بالأبيض والأسود.