Ionlaser - Ion laser

1 mW Uniphase HeNe på justeringsrigg (venstre) og 2 W Lexel 88 argonion-laser (midt) med strømforsyning (høyre). Bak er slanger for vannkjøling .

En ionlaser er en gasslaser som bruker en ionisert gass ​​som lasermedium . I likhet med andre gasslasere har ionelasere et forseglet hulrom som inneholder lasermediet og speil som danner en Fabry - Pérot -resonator . I motsetning til helium -neonlasere kommer energinivåovergangene som bidrar til laservirkning fra ioner . På grunn av den store mengden energi som kreves for å eksitere de ioniske overgangene som brukes i ionelasere, er den nødvendige strømmen mye større, og som et resultat er alle unntatt de minste ionelaserne vannkjølte . En liten luftkjølt ionlaser kan for eksempel produsere 130 milliwatt utgangslys med en rørstrøm på omtrent 10 ampere og en spenning på 105 volt. Siden en ampere ganger en volt er en watt, er dette en elektrisk strøminngang på omtrent en kilowatt. Ved å trekke fra (ønsket) lysutbytte på 130 mW fra effektinngang, etterlater dette den store mengden spillvarme på nesten en kW. Dette må avkjøles av kjølesystemet. Med andre ord er effektiviteten svært lav.

Typer

Krypton laser

En krypton -laser er en ionlaser som bruker ioner av edelgass -krypton som forsterkningsmedium . Den laserpumping foregår ved hjelp av en elektrisk utladning . Krypton-lasere er mye brukt i vitenskapelig forskning, og i kommersiell bruk, når krypton blandes med argon, skaper det en "hvitt lys" lasere, nyttig for laserlysshow. Krypton lasere er også anvendes i medisin (for eksempel for koagulering av retina ), for fremstilling av sikkerhets hologrammer , og en rekke andre formål.

Krypton -lasere kan avgi synlig lys nær flere forskjellige bølgelengder, vanligvis 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 og 676,4 nm.

Argon laser

Denne argonion-laseren avgir blågrønt lys ved 488 og 514 nm

Argon-ion-laseren ble oppfunnet i 1964 av William Bridges ved Hughes Aircraft Company, og den er en av familien av ionelasere som bruker edelgass som det aktive mediet.

Argon-ion-lasere brukes til retinal fototerapi (for behandling av diabetes ), litografi og pumping av andre lasere. Argonion-lasere avgir ved 13 bølgelengder gjennom de synlige og ultrafiolette spektra, inkludert: 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, og 1092,3 nm. Imidlertid er de mest brukte bølgelengdene i det blågrønne området i det synlige spekteret. Disse bølgelengdene har potensial for bruk i undervanns kommunikasjon fordi sjøvann er ganske gjennomsiktig i dette bølgelengdeområdet.

En argon-laserstråle bestående av flere farger (bølgelengder) treffer et silisiumdiffraksjonsspeilgitter og er atskilt i flere bjelker, en for hver bølgelengde (venstre til høyre): 458 nm, 476 nm, 488 nm, 497 nm, 502 nm, og 515 nm

Vanlige argon- og kryptonlasere er i stand til å avgi kontinuerlig bølge (CW) effekt på flere milliwatt til titalls watt. Deres rør er vanligvis laget av nikkel endelokker, kovar metall-til-keramiske tetninger, berylliumoksid keramikk , eller wolfram -plater montert på en kobbervarmespredere i en keramisk foring. De tidligste rørene var enkle kvarts, deretter fulgt av kvarts med grafittskiver. I sammenligning med helium -neonlaserne , som bare krever noen få milliamper inngangsstrøm, er strømmen som brukes til å pumpe argonlaseren flere ampere, siden gassen må ioniseres. Ionlaserøret produserer mye spillvarme , og slike lasere krever aktiv kjøling.

Det typiske edelgass-ion-laserplasmaet består av en glødutladning med høy strømtetthet i en edel gass i nærvær av et magnetfelt. Typiske kontinuerlig-bølgeplasma betingelser er strømtettheter på 100 til 2000 A / m 2 , rørdiametre på 1,0 til 10 mm, fylling trykk på 0,1 til 1,0 Torr (0,0019 til 0,019 psi), og et aksialt magnetisk felt i størrelsesorden 1000 gauss.

William R. Bennett , en medoppfinner av den første gasslaseren (helium-neonlaseren), var den første som observerte spektrale hullforbrenningseffekter i gasslasere, og han skapte teorien om "hullforbrenning" -effekter i lasersvingninger. Han var medoppdager av lasere ved hjelp av eksitasjon av elektronpåvirkninger i hver av edelgassene, dissosiativ eksitasjonsoverføring i neon-oksygenlaseren (den første kjemiske laseren ) og kollisjonseksitasjon i flere metalldamplasere.

Andre kommersielt tilgjengelige typer

  • Ar/Kr: En blanding av argon og krypton kan resultere i en laser med utgangsbølgelengder som fremstår som hvitt lys.
  • Helium - kadmium: blå laseremisjon ved 442 nm og ultrafiolett ved 325 nm.
  • Kobberdamp: gul og grønn utslipp ved 578 nm og 510 nm.

Eksperimentell

applikasjoner

Se også

Referanser