Introduction à divers lasers

Une courte liste de types de laser

Лазеры можно разделить на шесть типов в зависимости от используемой среды: твердотельные лазеры, газовые лазеры, жидкостные лазеры, полупроводниковые лазеры, химические лазеры и лазеры на парах металлов.

Твердотельные лазеры

Les lasers à semi-conducteurs sont des lasers qui utilisent un milieu solide. Le matériau solide utilisé dans ces lasers est du verre ou un matériau cristallin. Principe de fonctionnement des lasers à semi-conducteurs : Le verre ou le matériau cristallin utilisé dans les lasers à semi-conducteurs agit comme une impureté ionique avec le matériau de base. Le dopage est un terme utilisé pour décrire le processus d'ajout d'impuretés à une substance. Les éléments d'alliage utilisés dans ces lasers sont le thulium (Tb), l'erbium (Er) et l'ytterbium (Yb), qui sont des éléments des terres rares. Les matériaux de support utilisés sont le verre dopé à l'ytterbium, le grenat d'yttrium et d'aluminium dopé à l'erbium, le verre dopé à l'erbium et le saphir. Le matériau de support le plus couramment utilisé est le grenat d’yttrium et d’aluminium dopé à l’erbium. Applications des lasers à semi-conducteurs : L’utilisation de ces lasers facilite le perçage de trous dans les métaux. Ils sont largement utilisés dans le domaine militaire. Avantages des lasers à semi-conducteurs : Ces lasers ont une structure tubulaire à faible coût. Les lasers à semi-conducteurs ont une conception simple. Le rayonnement de sortie peut être continu ou pulsé. Il y a peu ou pas de risque de déchets dans le milieu actif. Ces lasers sont très efficaces. Inconvénients des lasers à solide : Le rayonnement de sortie des lasers à solide est faible. La divergence de ce type de laser est variable et varie de 0,05 à 1 degré. Il y a des pertes de puissance dans le laser dues à l’échauffement de la tige.

Lasers à gaz

Газовые лазеры имеют активную среду, состоящую из одного или нескольких газов или паров. Эти лазеры классифицируются как: атомарные газовые лазеры (гелий-неоновые лазеры), молекулярные газовые лазеры (лазеры на углекислом газе) и ионные газовые лазеры (аргон-ионные лазеры).

Lasers liquides

Жидкостные лазеры также называются лазерами на красителях. В этом типе лазеров в качестве активной среды используется жидкость. Активное вещество, используемое в жидкостных лазерах, называется красителем; распространенные красители включают флуоресцеин, родамин B и родамин 6G. Принцип работы жидкостных лазеров: Активной средой этого типа лазеров является органический краситель, а растворителем, используемым для его растворения, является вода, спирт или этиленгликоль. Краситель закачивается из резервуара в капилляр. Краситель выходит из трубки через импульсную лампу. Выходной луч затем проходит через окно Брюстера к выходному ответвителю, который представляет собой 50%-ный отражатель. Выходную длину волны можно регулировать в широком диапазоне. Применение жидкостных лазеров: Эти лазеры широко используются в медицине и в качестве исследовательских инструментов. Преимущества жидкостных лазеров: Высокая эффективность. Возможность получения широкого диапазона длин волн. Малый диаметр луча. Угол расхождения луча составляет от 0,04 до 0,1 градуса, что относительно мало по сравнению с другими лазерами. Недостатки жидкостных лазеров: Высокая стоимость этих лазеров. Настройка лазера на определённую частоту требует использования фильтров, что делает их более дорогими, чем лазеры других типов. Сложно определить, какой элемент излучает свет.

Полупроводниковые лазеры: Полупроводниковые лазеры — это небольшие лазеры. Они работают аналогично светодиодам, но выходной луч имеет характеристики лазера. Полупроводниковые диоды изготавливаются с использованием полупроводниковой технологии. Как работают полупроводниковые лазеры: Le matériau actif utilisé dans les lasers à semi-conducteurs est l’arséniure de gallium ; c'est pourquoi ces lasers sont également appelés lasers à l'arséniure de gallium. Le principe de fonctionnement d'un laser à semi-conducteur est similaire à celui d'une diode pn polarisée en direct. Les matériaux Pn sont connectés à une alimentation CC via des contacts métalliques. Les lasers à semi-conducteurs sont également appelés lasers à injection car le courant est injecté dans la jonction entre les matériaux p et n. Applicationslasers à semi-conducteurs : Эти лазеры естественным образом используются в качестве передатчиков в цифровой связи, поскольку они могут излучать свет с различной скоростью и длительностью импульса. Они также широко используются в волоконно-оптической связи. Avantages des lasers à semi-conducteurs :Ils ont de nombreuses utilisations en raison de leur petite taille. Ces lasers sont très économiques. Les miroirs ne sont pas utilisés. La consommation d'énergie est faible. Inconvénients des lasers à semi-conducteurs : L'angle de divergence du faisceau est de 6 à 20 degrés, ce qui est plus grand que les autres types de lasers. Le faisceau de sortie a une forme inhabituelle car le milieu utilisé est court et rectangulaire. Les caractéristiques de fonctionnement de ce type de laser dépendent de la température, comme la puissance de sortie et la longueur d'onde centrale.

Химические лазеры:Les lasers chimiques génèrent de la lumière laser grâce à des réactions chimiques. Par exemple, lors d'une réaction chimique entre des atomes de fluor et d'hydrogène, des molécules de fluorure d'hydrogène peuvent se former dans un état excité. Ainsi, en mélangeant rapidement deux gaz ioniques, un rayonnement laser peut être généré, aucune énergie supplémentaire n’est donc requise ; une puissante énergie lumineuse peut être produite directement à partir d’une réaction chimique. Les deux principaux types d'appareils sont le fluorure d'hydrogène (HF) et le fluorure de deutérium (DF). Le premier a une longueur d'onde laser de 2,6 à 3,3 micromètres et le second de 3,5 à 4,2 micromètres. Ces lasers purement chimiques sont actuellement capables de produire des puissances de plusieurs mégawatts et leurs longueurs d’onde vont du proche infrarouge au moyen. Ces lasers se propagent facilement dans l'atmosphère ou à travers des fibres optiques. Étant donné que les lasers chimiques génèrent de la lumière laser par le biais de réactions chimiques, ils sont relativement compacts et bien adaptés aux applications sur le terrain ; ils peuvent notamment créer des lasers de haute puissance pouvant être utilisés à des fins militaires et dans la fusion nucléaire.

Les lasers à vapeur métallique, tels que les lasers à vapeur de cuivre, produisent principalement de la lumière verte (510,5 nm) et jaune (578,2 nm), atteignant une puissance moyenne de 100 W et une puissance maximale de 100 kW. Leur application principale est comme source de pompe pour les lasers liquides. En outre, ils peuvent être utilisés dans la photographie par impulsions à grande vitesse, la télévision par projection sur grand écran et le traitement des matériaux.