什麼叫做“雷射”?

  “Laser”這個字是由英文“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的縮寫。即是利用電壓或電流通過光學的共振腔,經由活性的介質激發而造成一個單色的高同調性之狹窄光束,其光束可以被高度精確的聚焦於一個小點上。

雷射之構成主要可分為三部分:

一.活性介質

  1. 當電能通過不同氣體介質時產生放電現象,而發出不同波長之雷射光。
    此時稱活性介質為氣體,稱為氣體雷射,例如:氦氖氣體雷射、二氧化碳雷射。
  2. 同理,當活性介質為固體,稱為固體雷射,例如:紅寶石固體雷射。
  3. 同理,當活性介質為半導體,稱為半導體雷射。
  4. 活性介質不一樣,所發出的波長也不一樣,例如 加工用的二氧化碳雷射波長是10.4μm。
  5. 活性介質可以是封閉型的,密封在雷射共振腔內,也可以是採開放迴路型的。
    如果是封閉在共振腔內,那麼共振腔的函封 (sealing) 技術便非常重要。
    活性氣體供應如二氧化碳雷射採開放迴路型時,造價比較昂貴,通常只實施於較大型的雷射上。

二.共振腔

      共振腔是由兩片鏡片所構成的,前面的鏡片是半反射鏡片,而後面的鏡片是全反射鏡片。 雷射光振盪的次數,端視共振腔所使用的前反射鏡之穿透率如何而定,穿透率越低,則來回的次數越多。
       至於前反射鏡的穿透率要如何安排,又要看雷射種類之本身其增益的大小而定。
       共振腔內雷射光去和回來的波會形成共振,因此可以視同駐波的效應。

     

  以二氧化碳雷射(CO2 LASER)來說,雷射加工一般採用能量轉換效率(輸出的雷射功率與激發所需的功率之比值)較高的雷射,一般二氧化碳雷射如採取電激發方式,其轉換效率可達30∼50%,而半導體雷射之能量轉換效率值更高,但輸出功率較小,因此二氧化碳雷射仍舊是大能量雷射加工之主要光源。二氧化碳雷射在工業上可用在鑽孔、切割、刻劃、焊接及材料熱處理等方面,本公司在此種雷射上有純熟的技術應用。

   以雅格雷射(YAG LASER)來說,Nd:YAG雷射系統可用於研究不同材料如有機發色團、有機高分子、液晶、半導體及其他材料之性質。亦可作為其他雷射系統之激發光源以產生其他波長之雷射。 YAG雷射使用不同之介質,會有不同的光線顏色出現;對YAG雷射而言,是以閃光燈或弧光燈來激勵,例如使用800nm的紅外光激勵,產生1060nm的輸出光線,此時量子效率高達800/ 1060=0.8,這是YAG雷射效率之極致。此外YAG雷射之一大功用為激發染料雷射,因其優點為可利用晶體( Crystal)作倍頻,轉一圈再輸入頻率即為2倍、3倍,基本上YAG雷射之輸出1060nm。

 

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