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激光:一束征服世界的光

激光:一束征服世界的光 三吉半导体
2017-08-22
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导读:无处不在的激光激光应用无处不在。有时是很明显的,比如超市的结账台或者当你播放CD或者DVD的时刻。然而,大多


无处不在的激光


激光应用无处不在。有时是很明显的,比如超市的结账台或者当你播放CD或者DVD的时刻。然而,大多数时候,它是不那么容易被注意到的:无数个日常用品是在激光的帮助下制成的,你不需要很费力就可以找到他们。


激光原理


在许许多多的光源之中,有一个尤为突出:激光光束。激光是 “受激辐射的光放大” 的缩写。因此,严格来讲,激光这个单词描述的是一个物理过程。光不再是激发态原子或者分子自发随机的辐射的,而是,原子或者分子受到激发,或者泵浦之后,产生了辐射。


受激辐射/那么它是如何工作的?当一个光子打到一个激发态的原子时,它会激发一个电子下降到一个低能级,因此辐射出另一个光子。要是这种情况发生,入射光子必须有着确切的正好的能量。这个能量必须和原子的受激能级和较低能级的能量差一致。因此,受激辐射是一个共振过程。受激辐射以后,两个光子一起向前传播。新的光子和第一个光子有些相同的频率、相位并且和它运动方向二致。


在辐射过程前后,观察者会注意到光束变得稠密了。辐射前,仅有一个光子;现在有了一起传输的同样类型的两个光子。当这些光子打到其他激发态的原子,他们会激发其他光子的释放,光束进一步放大。基于光放大的方式,激光也被认为是光学放大器。



是什么让激光如此特殊?


激光的特殊性质使它如此的成功。事实上,现在很难想像没有激光的世界会是怎么样的。这些性质和传统的光源有很大的区别。激光是单色的、相干的、单方向的。这些性质决定了激光可以有些极其广泛的应用。


单色性/激光束中所有的光子有着相同的波长。波长由物质辐射激光过程中能量的转移决定。单色光主要用于和干涉相关的应用。这些应用包括CD播放器或者测量仪器。


相干性/所有光子都是同相的,或者相互步调一致。所有有着相位一双关系的波列,构成了相干的激光。当干涉效应用于技术应用时相干性扮演着重要的角色。CD播放器或者测量技术也是不错的例子。


单一方向/光子有着相同的方向并且相互平行移动。结果,激光形成了紧密的光束而且发散很小。这使得控制激光衷并让全部能量聚焦到极小的点上尤为容易。这在材料加工上特别重要。


广泛应用的激光器类型

激光种类 激光增益介质  典型例子,波长,适合的应用领域
气体激光器 气体或蒸汽    

CO₂ 激光器(CO₂  ):10,600nm(远红外);材料加

氦氖激光器(氦氖):633nm(红);测量技术

准分子激光器:157-353nm(紫外);测量技术、光化学、光刻
固体激光器   掺杂了激光离子的晶体或玻璃   红宝石激光器:694nm(红):人类发明的第一台激光器

 Nd:YAG激光器(掺钕钇铝石榴石):1,060nm;材料加工

 Nd:玻璃激光器:1,064nm(近红外);材料加工

 Yb:YAG激光器:1,030nm(近红外);材料加工
二极管激光器    半导体 GaInP(磷化铟镓):670-680nm(红);
GaAs(砷化镓):780-980nm(近红外);
娱乐电器、电信、固体激光器泵浦源、材料加工
染料激光器        高度稀释的有机染料 波长可调谐,从300nm到1,200nm;光谱学



充满无限可能的世界


从切割和焊接、从烧蚀和熔覆,再到打孔、打标,激光的应用领域不胜枚举,而且越来越多。激光可以完成许多令人难以置信的任务,不仅可以激光金属、塑料,还可以用于标记水果,甚至连钻石也可以用激光进行加工。从细小入微到庞然大物,从大规模生产到独一无二的专门定制,激光已成为这个时代功能最强大的工具之一。


激光焊接:这里,激光束是一个加热工具



激光是灵活的加工工具,可以实现很高的加工质量:用于切割、打孔




激光打标




万恒镭特激光焊接手套箱系统

可用于:微波器件、RF封装、T/R组件、心脏起搏器、传感器、锂电池等其他微焊接




万恒镭特激光划片机

可用于:蓝宝石、SiC、SiO2和高硬高脆等材料切割



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