Light amplification by stimulated emission of radiation
 Strona główna

--Podział laserów--



Użytkownicy laserów muszą je bardzo starannie dobierać do swoich potrzeb, ponieważ każdy emituje światło o jednej tylko szczególnej długości fali i określonym zakresie mocy, przystosowanym do danego zadania. Chociaż istnieją setki różnych laserów, to nie ma lasera uniwersalnego. Spójne światło lasera jest nie tylko widowiskowe, ale i bardzo użyteczne, ponieważ można nim bardzo dokładnie sterować. Naukowcy i inżynierowie znaleźli wiele sposobów wykorzystywania specyficznych właściwości światła lasera. Dzięki swoim właściwościom promieniowanie laserowe nadaje się idealnie do przesyłanie sygnałów światłowodami. Sygnałami tymi mogą być rozmowy telefoniczne, a także inne dane i informacje, którym nadaje się formę krótkich impulsów świetlnych. Silna, nie rozszerzająca się wiązka światła laserowego jest doskonałym narzędziem do wyznaczania prostych linii na duże odległości oraz do bardzo dokładnego pomiaru odległości. Spójny strumień światła lasera nadaje się także do tworzenia hologramów - obrazów trójwymiarowo odwzorowujących oryginał i dających się oglądać z różnych stron.
W zastosowaniach energetycznych najczęstszy jest laser gazowy. W takim laserze ośrodkiem aktywnym jest gaz. Ponieważ w gazie cząsteczki są oddalone od siebie, więc oddziaływanie wzajemne mikroukładów jest małe i poziomy energetyczne są mało rozmyte. Istnieje jedna lub tylko kilka możliwych długości fal. Dobierając odpowiedni ośrodek i ciśnienie gazu można uzyskać długości fal od nadfioletu aż do 0.8 mm. Inwersję obsadzeń realizuje się zwykle wyładowaniem elektrycznym, rzadziej wiązką elektronów lub rozprężaniem gazu. Najpopularniejsze są lasery helowo-nconowc, stosowane w holografii, geodezji, pomiarach. Lasery CO2 stosuje się w obróbce materiałów, medycynie, badaniach fizycznych. Lasery argonowe stosuje się w medycynie i spektroskopii. Istnieją też lasery gazowe pracujące (w podwyższonej temperaturze) na parach metali. Lasery na ciele stałym wykorzystują dielektryczny kryształ lub szkło z domieszkami. Nie można użyć kryształów metali, bo te są dla światła prawie nieprzezroczyste. Często używanymi ośrodkami aktywnymi są kryształy rubinu (tlenek glinu AljO, z domieszkami chromu Cr) i kryształy granatu itrowo-ghnowego (siarczan itrowo-glinowy YjAIj [SiO4]3; metal itr symbol chemiczny Y) 7 domieszkami neodymu (metal neodym, symbol chemiczny Nd). Okrągły pręt wycięty jest z kryształu pod ściśle określonym kątem. Pompowanie ośrodka czynnego prowadzi się za pomocą lamp błyskowych wypełnionych ksenonem. Sprawność lasera rubinowego jest bardzo niska rzędu 0.1 %. Lasery na ciele stałym mają mocno rozmyte częstości, i w związku z tym małą długość koherencji. Bardzo popularne lasery półprzewodnikowe mają niewielkie rozmiary. Rezonatorem jest kryształ półprzewodnika zwykle krótszy niż l mm. Pompowanie jest elektryczne, sprawność bardzo duża równa około 50%, Używane są w telekomunikacji światłowodowej, poligrafii, metrologii itp. Trzy najpopularniejsze w zastosowaniach technologicznych lasery to laser CO2;, laser Nd:YAG (granat itrowo-glinowy z domieszkami neodymu) i Excimcrowy (dwuatomowe związki gazu szlachetnego i chloru lub fluoru).



W zależności od ośrodka czynnego rozróżniamy:
  • lasery gazowe atomowe, np. He-Ne,
  • lasery gazowe molekularne, np. N2-CO2-He,
  • lasery gazowe jonowe
  • lasery krystaliczne czyli na ciele stałym, np. rubinowy, YAG,
  • lasery szklane, np. neodymowy,
  • lasery półprzewodnikowe, np. GaAs-AlGaAs,
  • lasery barwnikowe, np. z roztworem rodaminy,
  • lasery chemiczne, np. wykorzystanie reakcji syntezy wzbudzonego HF lub DF dopobudzenia ośrodka czynnego.


Typ lasera l[nm] Rodzaj pracy, długość impulsu Zastosowanie
rubinowy 694,3 impulsowa ,30÷ 3·105 technologiczne, spawanie, topienie, wiercenie, dentystka, biologia
neodymowy 1060 ciągła lub impusowa (15ns) telekomunikacja, laserowe układy śledzące, kontrolowane reakcje jądrowe
półprzewodnikowy GaInAsP, GaAs, AlGaAs 800÷1600 ciągła lub impulsowa (102ns) telekomunikacja
barwnikowy przestrajany 200÷800 ciągła lub impulsowa (2÷2·103ns) pompowany laserem N2 lub Ar spektroskopia, rozdzielanie izotopów, biologia
He-Ne 632,8 ciągła interferometria, metrologia, holografia, geodezja
argonowy jonowy 488÷514,5 ciągła lub impulsowa (103ns) chirurgia, spektroskopia
azotowy 337,1 impulsowa (10ns) spektroskopia, reakcje fotochemiczne
CO2 10600 ciągła lub impulsowa (102÷5·104ns) laserowe układy śledzące, chirurgia, dentystyka, obróbka materiałów, cięcie i spawanie metali, kontrolowane reakcje jądrowe, rozdzielanie izotopów


Rodzaje najbardziej popularnych laserów przemysłowych do obróbki materiałów:

Laser CO2 Nd:YAG Excimer
metoda pobudzenia energia elektryczna lampa błyskowa energia elektryczna
medium laserowe He,CO2,N2 granit itrowo-aluminiowy
z domieszką neodymu		 ArF,KrCl,KrF
XeCl,XeF
materiał zasilający gazy, elektryczność elektryczność,lampa błyskowagazy, elektryczność
moc wyjściowa do 45kW do 5kWdo 1kW


Poniżej przedstawiam charakterystyke wybranych laserów:

  • Laser CO2
    • Lasery o wolnym przepływie (slow flow lasers)
    • Lasery o szybkim przepływie osiowym (fast axial flow lasers)
    • Lasery o przepływie poprzecznym (transverse flow, cross flow lasers)
    • Lasery zamknięte
  • Laser Nd:YAG
  • Laser ekscymerowy
  • Laser Nd:szkło
  • Laser na parach miedzi
  • Laser półprzewodnikowy