İyon lazer - Ion laser

Hizalama teçhizatında (solda) 1 mW Tek Fazlı HeNe ve güç beslemeli (sağda) 2 W Lexel 88 argon-iyon lazer (ortada). Arkada su soğutma için hortumlar var .

Bir iyon lazeri a, gaz lazeri , bir kullanan iyonize olan aktif ortamının olarak gaz. Diğer gaz lazerleri gibi, iyon lazerleri de lazer ortamını ve bir Fabry-Pérot rezonatörü oluşturan aynaları içeren kapalı bir oyuğa sahiptir . Helyum-neon lazerlerin aksine , lazer hareketine katkıda bulunan enerji seviyesi geçişleri iyonlardan gelir . İyon lazerlerde kullanılan iyonik geçişleri uyarmak için gereken büyük miktarda enerji nedeniyle, gerekli akım çok daha fazladır ve sonuç olarak en küçük iyon lazerleri dışında hepsi su soğutmalıdır . Küçük bir hava soğutmalı iyon lazeri, örneğin yaklaşık 10 amperlik bir tüp akımı ve 105 voltluk bir voltaj ile 130 miliwatt çıkış ışığı üretebilir . Bir amper çarpı bir volt bir watt olduğundan, bu yaklaşık bir kilovatlık elektriksel güç girişidir. Güç girişinden 130 mW'lık (istenen) ışık çıkışının çıkarılması, yaklaşık bir kW'lık büyük miktarda atık ısı bırakır. Bu, soğutma sistemi tarafından dağıtılmalıdır. Başka bir deyişle, güç verimliliği çok düşüktür.

Türler

kripton lazer

Bir kripton lazeri, kazanç ortamı olarak soy gaz kriptonunun iyonlarını kullanan bir iyon lazeridir . Lazer pompa , bir yapılır elektrik deşarjı . Kripton lazerleri bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve ticari kullanımlarda, kripton argon ile karıştırıldığında, lazer ışık gösterileri için yararlı olan bir "beyaz ışık" lazerleri oluşturur. Kripton lazerleri ayrıca tıpta (örneğin retinanın pıhtılaşması için ), güvenlik hologramlarının imalatında ve çok sayıda başka amaç için kullanılır.

Kripton lazerleri, genellikle 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 ve 676.4 nm olmak üzere birkaç farklı dalga boyuna yakın görünür ışık yayabilir.

argon lazer

Bu argon iyon lazeri, 488 ve 514 nm'de mavi-yeşil ışık yayar.

Argon-iyon lazer, 1964 yılında Hughes Aircraft Company'de William Bridges tarafından icat edildi ve aktif ortam olarak soy gaz kullanan iyon lazerleri ailesinden biridir .

Argon iyon lazerleri retina fototerapisi ( diyabet tedavisi için ), litografi ve diğer lazerlerin pompalanması için kullanılır. Argon iyon lazerleri, görünür ve morötesi spektrumlar boyunca 13 dalga boyunda yayar: 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, ve 1092.3 nm. Bununla birlikte, en yaygın olarak kullanılan dalga boyları, görünür spektrumun mavi-yeşil bölgesindedir. Bu dalga boyları, su altı iletişiminde kullanım potansiyeline sahiptir, çünkü deniz suyu bu dalga boylarında oldukça şeffaftır.

Birden fazla renkten (dalga boylarından) oluşan bir argon lazer ışını bir silikon kırınım ayna ızgarasına çarpar ve her dalga boyu için bir tane olmak üzere birkaç ışına ayrılır (soldan sağa): 458 nm, 476 nm, 488 nm, 497 nm, 502 nm, ve 515 nm

Yaygın argon ve kripton lazerleri, birkaç miliwatt'tan onlarca watt'a kadar sürekli dalga (CW) çıkışı yayabilir. Tüpleri genellikle nikel uçlu çanlardan, kovar metal-seramik contalardan, berilyum oksit seramiklerinden veya seramik bir astar içindeki bir bakır ısı yayıcıya monte edilmiş tungsten disklerden yapılır. En eski tüpler basit kuvarstı, ardından grafit diskli kuvars geldi. Sadece birkaç miliamper giriş akımı gerektiren helyum-neon lazerlerle karşılaştırıldığında , gazın iyonize edilmesi gerektiğinden argon lazeri pompalamak için kullanılan akım birkaç amperdir. İyon lazer tüpü çok fazla atık ısı üretir ve bu tür lazerler aktif soğutma gerektirir.

Tipik soy gaz iyon lazer plazması, bir manyetik alan varlığında soy gazda yüksek akım yoğunluklu ışıma deşarjından oluşur. Tipik sürekli dalga plazma koşulları 2000 A / cm 100 akım yoğunlukları olan 2 1.0 Torr (0.0019 0.019 psi), ve 1000 için bir eksenel manyetik alan 0.1 dolum basınçları, 1,0 ila 10 mm arasında boru çapları gauss.

İlk gaz lazerinin (helyum-neon lazer) mucitlerinden biri olan William R. Bennett , gaz lazerlerinde spektral delik yakma etkilerini ilk gözlemleyen kişiydi ve lazer salınımında "delik yakma" etkileri teorisini yarattı. Asil gazların her birinde elektron etkili uyarımı, neon-oksijen lazerde (ilk kimyasal lazer ) ayrışmalı uyarım transferini ve birkaç metal buharlı lazerde çarpışma uyarımı kullanan lazerlerin kaşiflerinden biriydi .

Diğer ticari olarak temin edilebilen türler

  • Ar/Kr: Argon ve kriptonun bir karışımı, beyaz ışık olarak görünen çıkış dalga boylarına sahip bir lazerle sonuçlanabilir.
  • Helyum-kadmiyum: 442 nm'de mavi lazer emisyonu ve 325 nm'de ultraviyole.
  • Bakır buharı: 578 nm ve 510 nm'de sarı ve yeşil emisyon.

Deneysel

Uygulamalar

Ayrıca bakınız

Referanslar