Laser jonowy
Laser jonowy to laser gazowy , który wykorzystuje zjonizowany gaz jako ośrodek laserowy. Podobnie jak inne lasery gazowe, lasery jonowe mają zamkniętą wnękę zawierającą ośrodek laserowy i lustra tworzące Fabry'ego-Pérota . W przeciwieństwie do laserów helowo-neonowych zmiany poziomów energii, które przyczyniają się do działania lasera, pochodzą od jonów . Ze względu na dużą ilość energii wymaganej do wzbudzenia przejść jonowych stosowanych w laserach jonowych, wymagany prąd jest znacznie większy, w wyniku czego wszystkie lasery jonowe oprócz najmniejszych są chłodzone wodą . Mały, chłodzony powietrzem laser jonowy może wytwarzać na przykład 130 miliwatów światła wyjściowego przy prądzie lampy około 10 amperów i napięciu 105 woltów. Ponieważ jeden amper razy jeden wolt to jeden wat, jest to pobór mocy elektrycznej o wartości około jednego kilowata. Odejmując (pożądaną) moc świetlną wynoszącą 130 mW od poboru mocy, pozostaje duża ilość ciepła odpadowego wynosząca prawie jeden kW. Musi to zostać rozproszone przez układ chłodzenia. Innymi słowy, wydajność energetyczna jest bardzo niska.
typy
Laser kryptonowy
Laser kryptonowy to laser jonowy wykorzystujący jony kryptonu z gazu szlachetnego jako medium wzmacniające . Pompowanie laserowe odbywa się za pomocą wyładowania elektrycznego . Lasery kryptonowe są szeroko stosowane w badaniach naukowych, aw zastosowaniach komercyjnych, gdy krypton jest mieszany z argonem, tworzy lasery „światła białego”, przydatne do pokazów światła laserowego. Lasery kryptonowe są również wykorzystywane w medycynie (np. do koagulacji siatkówki ) , do produkcji hologramów zabezpieczających i wielu innych celach.
Lasery kryptonowe mogą emitować światło widzialne w pobliżu kilku różnych długości fal, zwykle 406,7 nm, 413,1 nm, 415,4 nm, 468,0 nm, 476,2 nm, 482,5 nm, 520,8 nm, 530,9 nm, 568,2 nm, 647,1 nm i 676,4 nm.
Laser argonowy
Laser argonowo-jonowy został wynaleziony w 1964 roku przez Williama Bridgesa z Hughes Aircraft Company i należy do rodziny laserów jonowych, które wykorzystują gaz szlachetny jako ośrodek aktywny.
Lasery argonowo-jonowe są wykorzystywane do fototerapii siatkówki (w leczeniu cukrzycy ), litografii i pompowania innych laserów. Lasery argonowo-jonowe emitują 13 długości fal w zakresie widzialnym i ultrafioletowym, w tym: 351,1 nm, 363,8 nm, 454,6 nm, 457,9 nm, 465,8 nm, 476,5 nm, 488,0 nm, 496,5 nm, 501,7 nm, 514,5 nm, 528,7 nm m, i 1092,3 nm. Jednak najczęściej używane długości fal znajdują się w niebiesko-zielonym obszarze widma widzialnego. Te długości fal mają potencjał do wykorzystania w komunikacji podwodnej, ponieważ woda morska jest dość przezroczysta w tym zakresie długości fal.
Popularne lasery argonowe i kryptonowe są w stanie emitować falę ciągłą (CW) o mocy od kilku miliwatów do kilkudziesięciu watów. Ich tuby są zwykle wykonane z niklowych dzwonów końcowych, kovarowych uszczelnień metalowo-ceramicznych, ceramiki z tlenku berylu lub dysków wolframowych zamontowanych na miedzianym rozpraszaczu ciepła w ceramicznej wykładzinie. Najwcześniejsze rury były prostym kwarcem, a następnie kwarcem z grafitowymi dyskami. W porównaniu z laserami helowo-neonowymi , które wymagają zaledwie kilku miliamperów prądu wejściowego, prąd używany do pompowania lasera argonowego wynosi kilka amperów, ponieważ gaz musi być zjonizowany. Rura lasera jonowego wytwarza dużo ciepła odpadowego , a takie lasery wymagają aktywnego chłodzenia.
Typowa plazma lasera jonowego gazu szlachetnego składa się z wyładowania jarzeniowego o dużej gęstości prądu w gazie szlachetnym w obecności pola magnetycznego. Typowe warunki plazmy z falą ciągłą to gęstość prądu od 100 do 2000 A/cm2 , średnica rury od 1,0 do 10 mm, ciśnienie napełniania od 0,1 do 1,0 Torr (0,0019 do 0,019 psi) i osiowe pole magnetyczne rzędu 1000 gaus.
William R. Bennett , współtwórca pierwszego lasera gazowego (laser helowo-neonowy), jako pierwszy zaobserwował efekty wypalania dziur widmowych w laserach gazowych i stworzył teorię efektów „wypalania dziur” w oscylacji lasera. Był współodkrywcą laserów wykorzystujących wzbudzenie elektronowe w każdym z gazów szlachetnych, dysocjacyjny transfer wzbudzenia w laserze neonowo-tlenowym (pierwszy laser chemiczny ) oraz wzbudzenie kolizyjne w kilku laserach z parami metali.
Inne dostępne w handlu typy
- Ar/Kr: Mieszanka argonu i kryptonu może dać laser o długości fali wyjściowej, która wygląda jak białe światło.
- Hel-kadm: emisja niebieskiego lasera przy 442 nm i ultrafioletu przy 325 nm.
- Pary miedzi: żółta i zielona emisja przy 578 nm i 510 nm.
Eksperymentalny
Aplikacje
- Konfokalna laserowa mikroskopia skaningowa
- Chirurgiczny
- Medycyna laserowa
- Zecery o dużej prędkości
- Pokazy światła laserowego
- sekwencery DNA
- Eksperymenty spektroskopowe
- Pompujące lasery barwnikowe
- Kontrola płytek półprzewodnikowych
- Litografia PCB o dużej gęstości zapisu bezpośredniego
- Produkcja krat Bragga z włókna
- Modele o dużej długości koherencji mogą być używane do holografii
