Main Types of Lasers How are Lasers Classified?

Wenn Sie einen Laser für eine bestimmte Aufgabe auswählen, ist es wichtig, die wichtigsten Laser typen zu verstehen. Jeder Laser typ ist mit einer bestimmten Struktur, Wellenlänge, Ausgabe modus und Funktions prinzip ausgelegt. Diese Unterschiede machen jeden Laser für bestimmte Anwendungen geeignet, aber nicht für andere.

Dieser Leitfaden erklärt die wichtigsten Laser klassifikationen, einschl ießlich Ausgangs leistung, Ausgangs modus, Wellenlänge, Verstärkungs medium, Pump methode und Impuls erzeugungs technik. Durch das Verständnis dieser Kategorien können Sie besser bewerten, welche Laser quelle für Ihre Materialien, Anwendungen und Verarbeitung ziele geeignet ist.

1. Laser klass ifi ziert nach Ausgangs leistung

Eine der einfachsten Möglichkeiten, Laser zu klassifizieren, ist die Ausgangs leistung. Die Ausgangs leistung wirkt sich direkt auf die Aktivitäten eines Lasers aus, von der einfachen Ausrichtung und Abtastung bis hin zu Gravieren, Schneiden, Schweißen und industrieller Groß produktion.

Dies hängt eng mit den Anwendungs bedürfnissen zusammen. Einige Laser sind für Verbraucher-oder Mess zwecke konzipiert, während andere für profession elle Werkstätten oder die Herstellung im industriellen Maßstab gebaut wurden. Wenn Sie verstehen möchten, wie sich die Leistung auf die Material verarbeitung auswirkt, lesen Sie diese Anleitung auch aufSo stellen Sie die Laser leistung ein.

Im Allgemeinen fallen Laser in drei Haupt leistungs kategorien.

1.1 Low-Power-Laser

Low-Power-Laser arbeiten im Milliwatt-Bereich. Sie werden typischer weise in nicht industriellen Anwendungen wie Laserpointern, Barcodes cannern, Ausrichtung werkzeugen, Messsystemen und optischer Daten übertragung verwendet.

Diese Laser sind nicht zum Entfernen, Schneiden oder Gravieren von Material ausgelegt. Ihr Hauptwert liegt in Sichtbarkeit, Ausrichtung, Kommunikation und Erfassung.

1.2 Laser mittlerer Leistung

Laser mit mittlerer Leistung reichen im Allgemeinen von zehn bis Hunderten von Watt. Sie sind in kommerziellen und leichten Industrie umgebungen üblich und eignen sich für Laser gravur, Kunststoff markierung, Dünnschicht schneiden, kosmetische Verfahren und ähnliche Anwendungen.

Viele Desktop-und Werkstatt laser maschinen fallen in diese Kategorie, insbesondere CO2-Laserschneider und Graveure, die für Holz, Acryl, Leder, Papier, Gummi und andere nicht metallische Materialien verwendet werden.

1.3 Hoch leistungs laser

Hoch leistungs laser beginnen typischer weise bei 1 Kilowatt und darüber. Diese Systeme sind für industrielle Prozesse wie Dick metalls ch neiden, Hoch geschwindigkeit schweißen, Oberflächen härten und Laser verkleidungen konzipiert.

Aufgrund ihrer hohen Energie leistung benötigen sie häufig eine fortschritt liche Kühlung, Gehäuse design undLasers icherheits systeme. Sie werden haupt sächlich in großen Fertigungs-und Fertigungs linien eingesetzt.

Tabelle 1: Vergleich der Laser typen nach Ausgangs leistung.

2. Laser klass ifi ziert nach Ausgabe modus

Laser können auch dadurch klass ifi ziert werden, wie sie im Laufe der Zeit Energie liefern. Einige Laser emittieren einen stetigen Strahl, während andere Energie in Impulsen abgeben. Der Ausgangs modus beeinflusst stark die Wärme übertragung, die Prozess qualität, die Präzision und die thermischen Auswirkungen.

Die gebräuchlich sten Ausgabe modi sind Dauer welle, quasi kontinuierliche Welle und gepulster Betrieb. Eine tiefere Erklärung finden Sie in diesem Leitfaden fürCW-, gepulste und QCW-Laser.

2.1 Kontinuierliche Wellen laser

Dauer laser, oft als CW-Laser bezeichnet, senden einen konstanten, ununterbrochenen Lichtstrahl auf einem stabilen Leistungs pegel aus. Sie sind ideal für Anwendungen, die eine gleichmäßige Energie abgabe im Laufe der Zeit erfordern, wie z. B. kontinuierliches Schneiden, Schweißen und optische Kommunikation.

Da der Strahl kontinuierlich ist, sind CW-Laser besonders nützlich, wenn ein stabiler Wärmeeintrag benötigt wird. Wenn sie jedoch nicht richtig gesteuert werden, können sie größere Wärme zonen erzeugen als Kurzpuls laser.

2.2 Quasi-kontinuierliche Wellen laser

Quasi-Dauer swellen laser oder QCW-Laser arbeiten gepulst, jedoch mit Pulsdauern, die lang genug sind, damit sich der Laser dem optischen Steady-State-Verhalten nähern und gleichzeitig die thermische Belastung verringern kann.

Dieser Modus wird in bestimmten dioden gepumpten und Festkörper lasers ystemen verwendet. Es bietet ein praktisches Gleichgewicht zwischen Spitzen leistung und Wärme management und ist daher für ausgewählte Schweiß-, Bohr-und Präzisions verarbeitung anwendungen nützlich.

2.3 gepulste Laser

Gepulste Laser emittieren Lichts töße anstelle eines kontinuier lichen Stroms. Diese Impulse können eine extrem hohe Spitzen leistung erreichen und ermöglichen eine präzise Ablation, Mikro bohrung und Markierung mit reduzierten Wärme belastungs zonen.

Gepulste Laser können weiter durch Pulsdauer geteilt werden:

• Nanosekunden laser: häufig durch Q-Switching erzeugt und häufig beim Markieren, Abtragen und Mikrobe wegen eingesetzt.
• Gepulste Laser von Mikros kunden bis Millisekunden: verwendet, wenn eine höhere Pulse nergie oder eine andere thermische Wechsel wirkung erforderlich ist.
• Ultras chnelle Laser: Piko sekunden-und Femto sekunden laser, die typischer weise durch Modus verriegelung erzeugt werden und für eine hochpräzise Verarbeitung mit minimalen Wärme belastungs zonen verwendet werden.

Weiter lesen:Eine Überprüfung der Laser ablation und Würfeln von Si-Wafern-Science Direct.

3. Laser klass ifi ziert durch Betriebs wellenlänge

Laser emittieren Licht bei bestimmten Wellenlängen, typischer weise gemessen in Nanometern oder Mikrometern. Die Wellenlänge beeinflusst die Interaktion eines Lasers mit Materialien, da verschiedene Materialien unterschied liche Wellenlängen mit unterschied lichen Wirkungsgraden absorbieren.

Die Wellenlänge bestimmt auch die sichtbare Farbe des Strahls, wenn die Wellenlänge in das sichtbare Spektrum fällt. Eine detaillierte Übersicht finden Sie in diesem Leitfaden aufWelche Laser wellenlänge ist.

3.1 Ultraviolette Laser

Ultraviolette Laser, oft um 355 nm, sind für das menschliche Auge unsichtbar und bieten sehr kurze Wellenlängen für die Verarbeitung mit geringen thermischen Auswirkungen. Sie eignen sich gut für Kalt verarbeitung anwendungen mit reduzierten Wärme belastungs zonen und hoher Präzision bei empfindlichen Materialien wie Glas, Halbleitern, Kunststoffen und elektronischen Bauteilen.

Übliche Anwendungen umfassen die Kennzeichnung von Elektronik geräten, die Kennzeichnung medizinischer Geräte, die Mikro bearbeitung und die Markierung von Fein kunststoffen. Wenn Sie Markierung optionen vergleichen, ist diese AnleitungFaserlaser vs. UV-LaserKann helfen, den Unterschied zu erklären.

3.2 Sichtbare Laser

Sichtbare Laser arbeiten ungefähr im Bereich von 400 bis 700 nm und umfassen blaue, grüne und rote Laser. Da sie mit bloßem Auge gesehen werden können, sind sie für Ausrichtung, Zeigers ysteme und spezielle Gravur aufgaben nützlich, insbesondere für Materialien, die Infrarot schlecht reflektieren, aber sichtbares Licht effektiver absorbieren.

• Blaue Laser, um 450 nm: geeignet für feine Gravur und ausgewählte reflektierende Metall verarbeitung.
• Grüne Laser, um 532 nm: zur Markierung bestimmter Kunststoffe oder Metalle, die Infrarot schlecht reflektieren.
• Rote Laser um 632,8 nm: häufig in Laserpointern, Messwerk zeugen und Ausrichtung systemen.

3.3 Nahinfrarot-und Infrarot laser

Nahinfrarot-und Infrarot laser reichen im Allgemeinen von etwa 808 nm bis 10,6 µm und machen die meisten industriellen Lasers ysteme aus. Obwohl diese Wellenlängen normaler weise für das menschliche Auge unsichtbar sind, sind sie sehr effektiv zum Schneiden, Markieren, Schweißen und Gravieren in einer Vielzahl von Metallen und nicht metallischen Materialien.

Faserlaser und Festkörper laser wie Nd:YAG arbeiten typischer weise im nahen Infrarot bereich um 1064 nm, wo viele Metalle Energie effizient absorbieren. Dies macht sie zum Schneiden, Markieren und Schweißen von Metall geeignet.

Im Gegensatz dazu arbeiten CO2-Laser im Infrarot bereich mit 10,6 µm und werden stark von organischen und nicht metallischen Materialien wie Holz, Acryl, Stoff, Papier, Leder, Gummi und Glas absorbiert. Aus diesem Grund sind sie weit verbreitet für Nicht metall schneiden und Gravieren.

Schneller Vergleich: Faserlaser vs. CO2-Laser

Faserlaser arbeiten normaler weise um 1064 nm, was sie sehr effektiv zum Schneiden, Markieren und Schweißen von Metall macht. Sie bieten hohe Effizienz, geringe Wartung und aus gezeichnete Strahl qualität, weshalb sie in der modernen metall verarbeiten den Industrie weit verbreitet sind.

CO2-Laser arbeiten mit 10,6 µm und eignen sich im Allgemeinen besser für nicht metallische Materialien wie Holz, Acryl, Leder, Stoff, Papier und Glas. Sie bleiben eine beliebte Wahl für das Gravieren und Schneiden von organischen Materialien in Beschilderung, Verpackung, Kunst handwerk und Nicht metall herstellung.

3.4 Abstimm bare Laser

Abstimm bare Laser können ihre Ausgangs wellenlänge über einen kontinuier lichen oder diskreten Spektral bereich anpassen, was sie besonders in wissenschaft lichen und Forschungs anwendungen nützlich macht. Anstatt auf eine einzelne Wellenlänge beschränkt zu sein, können Benutzer mit diesen Systemen die am besten geeignete Wellenlänge für verschiedene Materialien oder Mess anforderungen auswählen.

Tabelle 2: Vergleich der Laser typen nach Betriebs wellenlänge.

4. Laser klass ifi ziert nach Gain Medium

Eine der grundlegend sten Möglichkeiten, Laser zu klassifizieren, ist das Verstärkungs medium. Das Verstärkungs medium ist das Material, das für die Verstärkung von Licht durch stimulierte Emission ver antwort lich ist. Es bestimmt weitgehend die Wellenlänge, Leistungs fähigkeit, Effizienz und Anwendungs eignung eines Lasers.

Wenn Sie eine breitere Einführung wünschen, können Sie diese auch lesenÜbersicht über die Laser quelle.

4.1 Gas laser

Gas laser verwenden Gase wie CO2, He-Ne und N2 als Verstärkungs medium. Sie bieten normaler weise eine stabile Strahl qualität und können in sichtbaren oder infraroten Bereichen bei niedrigen bis mittleren Leistungs stufen arbeiten.

Übliche Anwendungen sind das Schneiden und Gravieren von Nicht metallen mit CO2-Lasern sowie die Ausrichtung, Metrologie und Forschung mit He-Ne-Lasern.

4.2 Festkörper laser

Festkörper laser verwenden dotierte Kristalle oder Glas wie Nd:YAG oder Rubin. Sie sind bekannt für hohe Leistung, gute Effizienz und starke Strahl qualität, so dass sie für Markierung, Schweißen, medizinische Verfahren und kosmetische Behandlungen geeignet sind.

4.3 Faserlaser

Faserlaser verwenden Seltenerd-dotierte optische Fasern wie Ytterbium-, Erbium-oder Thulium-dotierte Fasern. Sie sind kompakt, effizient und bekannt für ihre hervorragende Strahl qualität, wodurch sie sehr effektiv für das Schneiden, Markieren, Schweißen und Telekommunikation von Metall sind.

Für Benutzer, die sich auf die Metall markierung konzentrieren, ist dieser Leitfaden für dieBeste Faserlaser maschineKann auch hilfreich sein.

4.4 Dioden laser

Diodenlaser verwenden Halbleiter materialien wie GaAs oder GaN. Sie sind kompakt, hoch effizient und können elektronisch abgestimmt und moduliert werden, weshalb sie in Laserdruckern, Barcodes cannern und Glasfaser kommunikation systemen weit verbreitet sind.

In Maker-und Gravur anwendungen werden Diodenlaser häufig mit CO2-Lasern verglichen. Sie können mehr in diesem Leitfaden erfahrenCO2-Laser vs. Diodenlaser.

4.5 Farbstoff laser

Farbstoff laser verwenden flüssige organische Farbstoffe als Verstärkungs medium. Ihr Hauptvorteil ist die Abstimm barkeit einer breiten Wellenlänge in Kombination mit engen Linienbreiten, die sie für wissenschaft liche Forschung, Spektroskopie und Fluoreszenz anwendungen wertvoll macht.

Tabelle 3: Wie Verstärkungs medium Laser klass ifi ziert.

Jede Art von Verstärkungs medium bringt einzigartige optische Eigenschaften und betriebliche Vorteile. Das Verständnis des Kernmaterials hinter einem Lasers ystem hilft, seinen idealen Anwendungs fall zu bestimmen.

Erfahren Sie mehr:Aktives Lasermedium-Wikipedia.

5. Laser klass ifi ziert durch Pumping-Methode

Um Laserlicht zu erzeugen, muss das Verstärkungs medium zuerst gepumpt oder in einen höheren Energie zustand angeregt werden. Die Anregung methode, die als Laser pump mechanismus bekannt ist, variiert je nach Laser typ und beabsichtigter Anwendung.

5.1 Elektrisches Pumpen

Beim elektrischen Pumpen wird elektrische Energie verwendet, um Atome oder Moleküle im Verstärkungs medium anzuregen.

• Gaslaser wie CO2 und He-Ne können durch Radio frequenz, Gleichstrom entladung oder Lichtbogen entladung angeregt werden.
• Halbleiter laser werden durch direkte elektrische Strome in spritz ung über einen PN-Übergang gepumpt.

5.2 Optisches Pumpen

Das optische Pumpen verwendet externe Lichtquellen, typischer weise Taschenlampen oder andere Laser, um das Verstärkungs medium anzuregen.

• Frühe Festkörper laser wie Rubin laser und Nd:YAG-Laser wurden üblicher weise mit Taschenlampen gepumpt.
• Einige abstimm bare Farbstoff laser werden auch optisch gepumpt.

5.3 Dioden pumpen

In dioden gepumpten Lasern wirken Laserdioden als Pump quelle für ein anderes Verstärkungs medium wie Nd:YAG oder Ytterbium-dotierte Faser. Diese Methode verbessert die Effizienz, Kompaktheit und das Wärme management im Vergleich zum Pumpen von Taschenlampen.

5.4 Chemisches Pumpen

In chemischen Lasern liefern exotherme chemische Reaktionen die Energie, die benötigt wird, um das Verstärkungs medium anzuregen. Ein Beispiel ist der chemische Sauerstoff-Jod-Laser, auch bekannt als COIL.

5.5 Elektronen strahl pumpen

In spezial isierten Systemen werden energie reiche Elektronen strahlen verwendet, um das Verstärkungs medium anzuregen. Dieser Ansatz findet sich typischer weise in Röntgen lasern und Freie-Elektronen-Lasern, die für die Forschung verwendet werden.

Erfahren Sie mehr:Laser pumpen-Wikipedia.

6. Laser klass ifi ziert nach Impuls generierung stech niken

Über grundlegende Ausgangs modi wie CW und gepulsten Betrieb hinaus können Laser auch dadurch unterschieden werden, wie Impulse erzeugt, geformt oder gesteuert werden. Diese Techniken umfassen Q-Switching, MOPA-Architekturen, Modus verriegelung und Wellenlängen abstimmung.

6.1 Q-geschaltete Laser

Das Q-Schalten wird erreicht, indem ein variabler Dämpfung glied in den optischen Resonator des Lasers eingeführt wird. Dadurch kann das System Energie speichern und dann in einem sehr kurzen, intensiven Puls abgeben.

Q-geschaltete Laser erzeugen typischer weise Nanosekunden impulse mit hoher Spitzen leistung und werden häufig zum Markieren von Metall, zum Brechen von Glas und zum Mikro bohren verwendet. Ihr Hauptvorteil ist die Fähigkeit, intensive, kurze Impulse zu liefern, die für die Material ablation geeignet sind.

6.2 MOPA Laser

MOPA steht für Master Oszillator Power Amplifier. MOPA-Systeme verstärken einen von einem Master-Oszillator erzeugten Seed-Impuls unter Verwendung eines Leistungs verstärkers. Sie bieten einstellbare Impuls breiten, typischer weise von zehn bis Hunderten von Nanosekunden, sowie abstimm bare Frequenz.

Diese Systeme werden üblicher weise für kontrast reiche Markierung, Kunststoff gravur und Dünnschicht ablation verwendet. Ihr Hauptvorteil ist die aus gezeichnete Kontrolle über Pulsform und Dauer.

6.3 Modus-Gesperrte Laser

Modus verriegelte Laser fixieren die Phasen beziehung zwischen den Längs modi im Hohlraum, um ultrakurze Impulse zu erzeugen. Sie erzeugen typischer weise Piko sekunden-bis Femto sekunden impulse und werden in der Mikrobe arbeit ung, medizinischen Bildgebung und Spektroskopie verwendet.

Ihr Hauptvorteil ist die Erzeugung von ultras chn ellen Impulsen für extrem hohe Präzision.

6.4 Abstimm bare Impuls systeme

Abstimm bare Systeme modifizieren die Hohlraum eigenschaften, um die Ausgangs wellenlänge zu ändern. Ihre Puls eigenschaften variieren je nach Systemdesign, sind jedoch besonders nützlich in der Spektroskopie, der optischen Kohärenz tomographie und der Telekommunikation.

Ihre Haupt stärke ist das Wellenlängen scannen und die spektrale Flexibilität.

Tabelle 4: Wie Laser nach Pulser zeugung stech nik klass ifi ziert werden.

7. Schluss folgerung

Die Laser klassifizierung basiert nicht auf einer einzigen Dimension. Es ist ein System mit mehreren Kriterien, das auf physikalischen Prinzipien und dem technischen Design beruht. Laser können nach Ausgangs leistung, Ausgangs modus, Betriebs wellenlänge, Verstärkungs medium, Pump methode und Impuls erzeugungs technik klass ifi ziert werden.

Diese mehr dimensionale Struktur spiegelt nicht nur die Funktions weise von Lasern wider, sondern auch, wie sie für bestimmte industrielle, medizinische und wissenschaft liche Szenarien optimiert sind. In diesem Sinne dient die Laser klassifizierung als Navigations karte und hilft Ingenieuren, Forschern und Endbenutzern, die für ihre Ziele am besten geeignete Laser technologie zu identifizieren.

Je komplexer und disziplin übergreifen der die Aufgabe ist, desto wichtiger wird es zu verstehen, wie verschiedene Laser typen funktionieren. Für die praktische Material verarbeitung sollte die richtige Laser wahl immer Material typ, Wellenlänge, Leistung, Ausgabe modus, Anwendungs ziel und Sicherheits anforderungen berücksichtigen.