Princípios e tipos de laser

Princípios e tipos delaser
O que é laser?
LASER (Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação); Para ter uma ideia melhor, veja a imagem abaixo:

Um átomo em um nível de energia mais alto passa espontaneamente para um nível de energia mais baixo e emite um fóton, um processo chamado radiação espontânea.
O conceito de "popular" pode ser entendido da seguinte forma: uma bola no chão está em sua posição ideal; quando a bola é impulsionada para o ar por uma força externa (chamada de bombeamento), no momento em que a força externa desaparece, a bola cai de uma grande altura, liberando uma certa quantidade de energia. Se a bola fosse um átomo específico, então esse átomo emitiria um fóton de um comprimento de onda específico durante a transição.

Classificação de lasers
Dominando o princípio da geração de laser, as pessoas começaram a desenvolver diferentes tipos de laser. Se classificarmos o laser de acordo com o material em que ele atua, podemos dividi-lo em laser a gás, laser de estado sólido, laser semicondutor, etc.
1. Classificação de lasers a gás: átomo, molécula, íon;
A substância ativa do laser a gás é um gás ou vapor metálico, caracterizado por uma ampla faixa de comprimentos de onda de emissão. O mais comum é o laser de CO2, no qual o CO2 é utilizado como substância ativa para gerar um laser infravermelho de 10,6 µm por meio da excitação por descarga elétrica.
Como o combustível do laser a gás é o gás, sua estrutura geral é muito grande e o comprimento de onda de saída é muito longo, o que prejudica seu desempenho no processamento de materiais. Portanto, os lasers a gás foram rapidamente eliminados do mercado, sendo utilizados apenas em áreas específicas, como a marcação a laser de certas peças plásticas.
2, laser sólidoClassificação: rubi, Nd:YAG, etc.;
O material de trabalho do laser de estado sólido é o rubi, o vidro de neodímio, o granada de ítrio e alumínio (YAG), etc., no qual uma pequena quantidade de íons está uniformemente incorporada no cristal ou vidro do material, que atua como matriz, sendo esses íons chamados de íons ativos.
O laser de estado sólido é composto por uma substância ativa, um sistema de bombeamento, um ressonador e um sistema de resfriamento e filtragem. O quadrado preto no centro da imagem abaixo é um cristal laser, que se assemelha a um vidro transparente de cor clara e consiste em um cristal transparente dopado com metais de terras raras. É a estrutura especial do átomo de metal de terra rara que forma uma inversão de população de partículas quando iluminado por uma fonte de luz (simplificando, imagine várias bolas no chão sendo impulsionadas para o ar), emitindo fótons quando as partículas sofrem transições. Quando o número de fótons é suficiente, o laser é formado. Para garantir que o laser emitido seja direcionado em uma única direção, existem espelhos oblíquos (lente à esquerda) e espelhos semirrefletivos (lente à direita). Quando o laser é emitido, ele passa por um determinado projeto óptico, gerando a energia laser.

3, laser semicondutor
Quando se trata de lasers semicondutores, podemos entendê-los de forma simplificada como um fotodiodo. Nesse diodo, existe uma junção PN que, quando submetida a uma determinada corrente, provoca uma transição eletrônica no semicondutor, liberando fótons e, consequentemente, produzindo um laser. Quando a energia do laser liberado pelo semicondutor é baixa, dispositivos semicondutores de baixa potência podem ser utilizados como fonte de bombeamento (fonte de excitação) de um laser.laser de fibraAssim, forma-se o laser de fibra. Se a potência do laser semicondutor for ainda mais aumentada, a ponto de poder ser emitida diretamente para processar materiais, ele se torna um laser semicondutor direto. Atualmente, os lasers semicondutores diretos disponíveis no mercado atingiram o nível de 10.000 watts.

Além dos lasers mencionados acima, também foram inventados os lasers líquidos, também conhecidos como lasers de combustível. Os lasers líquidos são mais complexos em volume e substância de trabalho do que os lasers sólidos e são raramente utilizados.