Wśród wielu zastosowań, laser diodowy jest przydatny do grawerowania, cięcia i spawania. Jego unikalne właściwości pozwalają na przestrajanie wiązki. Oprócz możliwości zmiany długości fali wiązki wyjściowej, lasery diodowe podlegają międzynarodowym i regionalnym normom. Z kolei lasery na dwutlenku węgla wykorzystują przejścia między stanami energetycznymi cząsteczek CO2 do emitowania fal o długiej podczerwieni. Ten typ lasera może dostarczyć dużej mocy i jest głównie używany do spawania, cięcia i znakowania.
Zastosowania
Zastosowania laserów diodowych są liczne. Ich wąskie właściwości spektralne czynią je użytecznymi w różnych zastosowaniach, takich jak środki zaradcze w podczerwieni, laserowe niwelowanie linii i czujniki spektroskopowe. Odgrywają one również kluczową rolę w przemysłowych i konsumenckich urządzeniach obrazujących. Ponadto mogą być stosowane jako włączniki światła w niektórych obiektach przemysłowych. W zależności od mocy i długości fali mogą być również wykorzystywane do spawania i obróbki cieplnej.
Laser diodowy składa się z dwóch materiałów półprzewodnikowych, złącza p-n i półprzewodnika z domieszką n. Impuls elektryczny skierowany do przodu przez te dwa półprzewodniki powoduje wstrzyknięcie nośników ładunku – elektronów z półprzewodnika z domieszką p i dziur z półprzewodnika z domieszką n – do obszaru wzmocnienia. Proces ten nazywany jest laserem iniekcyjnym.
Koherencja diod laserowych
Koherencja diod laserowych jest cechą charakterystyczną emitowanego światła. Wysoka koherencja pozwala na kolimację wiązki optycznej na dużą odległość oraz umożliwia skupienie energii elektromagnetycznej do małego punktu. Jednak wysoka koherencja przestrzenna może również wprowadzać artefakty koherentne. Na przykład, niekontrolowane rozpraszanie w systemie obrazowania może powodować wielodrogowe zakłócenia. Źródła o niskiej koherencji przestrzennej są nadal powszechnie stosowane do oświetlenia w aplikacjach obrazowania w pełnym polu. Jednak źródła te są zazwyczaj mniej wydajne, mają niższą moc na tryb i nie mają kontroli spektralnej jak lasery.
Pojedyncza dioda może mieć długość koherencji do trzech mikrometrów. Jednakże czasowa koherencja diody laserowej jest zazwyczaj mniejsza niż dwa mikrometry. Koherencja czasowa diody laserowej może być mierzona poprzez zmianę separacji pomiędzy dwoma holograficznymi elementami optycznymi. Wyniki uzyskane tą techniką zostały porównane z interferometrami Michelsona.
Selektywność chromoforów w skórze
Chromofory to cząsteczki znajdujące się w skórze, które mają specyficzne właściwości absorpcyjne. Są one obecne w tuszu do tatuaży, gruczołach łojowych i tłuszczu podskórnym. Można je również znaleźć w tkance biologicznej, takiej jak naczynia krwionośne i narządy. Zaletą tego typu zabiegów laserowych jest możliwość ukierunkowania na konkretne cząsteczki w skórze bez uszkadzania pozostałych tkanek.
Energia emitowana przez laser diodowy dociera do docelowych chromoforów, które znajdują się w pobliżu naczyń krwionośnych. Powstałe ciepło od energii lasera powoduje, że hemoglobina absorbuje energię. Ciepło to jest następnie przekształcane w ciepło. To ciepło jest również przekazywane do otaczającej tkanki. Jest to zasada działania selektywnej fototermolizy. Aby osiągnąć wysoki poziom selektywności w leczeniu laserowym, tkanka docelowa musi zawierać wysokie stężenie określonego chromoforu. Można to osiągnąć poprzez zastosowanie określonej długości fali i wysokiej gęstości mocy.
Grawerowanie
Lasery diodowe mogą wytwarzać szeroką wiązkę, która jest skupiona na określonym celu. Wiązka jest kształtowana przez szereg reflektorów i luster. Następnie wiązka pada na soczewkę zbieżną. Wspomaganie powietrzne pomaga skupić wiązkę w punkcie, w którym może ona wykonać znak. Powstały obraz jest ostry i wyraźny, o równomiernym kontraście. Maszyny z laserem diodowym są powszechnie używane zarówno przez właścicieli małych firm, jak i majsterkowiczów. Są one również wykorzystywane przez profesjonalistów.
Lasery te mogą ciąć różne materiały, od papieru po drewno. Po odpowiednim ustawieniu, lasery te mogą również grawerować różne powierzchnie. Lasery diodowe są mniejsze i bardziej przenośne niż inne rodzaje laserów.
Cięcie
Cięcie laserowe jest powszechnym procesem, w którym wiązka laserowa jest używana do cięcia kawałka materiału. Lasery te wykorzystują soczewki do skupienia wiązki na obrabianym przedmiocie. Laser topi materiał, który ma być cięty, zazwyczaj jest to metal. Po przecięciu materiału współosiowy strumień gazu zdmuchuje stopiony materiał w dół, pozostawiając krawędź. Typowe rodzaje gazu używane do cięcia to tlen i azot. Proces ten pozwala użytkownikowi na tworzenie konturów w dwóch lub trzech wymiarach. Cięcie może być zautomatyzowane przy użyciu osi sterowanych CNC lub robotów.
Laser diodowy ma kilka ważnych właściwości. Pierwszą z nich jest długość fali. Długość fali można regulować, aby laser był bardziej precyzyjny. Moc lasera diodowego zależy od tego, jak silny jest jego strumień świetlny. Laser diodowy może wytwarzać dużą moc wyjściową i może być używany do cięcia i innych zastosowań.
Leczenie jaskry
Leczenie jaskry laserem diodowym jest nieinwazyjną procedurą ambulatoryjną, która jest skuteczna w leczeniu jaskry otwartego kąta i nadciśnienia ocznego. Laser otwiera kanał odwadniający w oku, zmniejszając nagromadzenie płynu, który mógłby uszkodzić nerw wzrokowy. Zabieg trwa około 20 minut i jest wykonywany w klinice okulistycznej. Stosuje się znieczulenie miejscowe i podaje się krople do oczu, aby zmniejszyć ewentualny obrzęk.
Laser działa poprzez zamrożenie oka na około 5 minut, a następnie zmniejszenie ciśnienia płynu. Jest on również skuteczny w leczeniu jaskry z ostrym zamknięciem kąta, która charakteryzuje się nagłym wzrostem ciśnienia w oku. Ten rodzaj jaskry może prowadzić do ślepoty, jeśli nie jest leczony w odpowiednim czasie.
Podobne tematy