مضخة الليزر: الأنواع والتطبيقات

مضخات الليزرهي "جوهر إمدادات الطاقة" لأنظمة الليزر. يقومون بحقن طاقة ضوئية ذات طول موجي محدد في وسائط الكسب (مثل الألياف المشبعة بالإربيوم، وبلورات الحالة الصلبة) لإثارة الوسائط لإنتاج إشعاع محفز، وأخيرًا تشكيل مخرج ليزر مستقر. ويحدد أدائها بشكل مباشر قوة وكفاءة واستقرار أنظمة الليزر.

1. ليزر مضخة أشباه الموصلات

الأطوال الموجية السائدة هي 980 نانومتر (مخصصة لمضخمات الألياف المشبعة بالإربيوم EDFA)، و1480 نانومتر (مُكيفة مع EDFA عالي الطاقة). حجم صغير، وكفاءة تحويل كهروضوئية عالية، وتغطية واسعة للطول الموجي. إنها تدعم تشغيل وضع الموجة المستمرة (CW) أو وضع النبض، وهي مناسبة لمعظم أنظمة الليزر الصغيرة والمتوسطة الحجم.

سيناريوهات التطبيق:

مجال الاتصالات البصرية (EDFA، ضخ مضخم رامان)، وضع العلامات الصناعية بالليزر (وضع علامات على الأسطح المعدنية/البلاستيكية)، المعدات الطبية (معالجة الأسنان بالليزر، الليزر التجميلي)، أجهزة تحديد المدى بالليزر المحمولة.

2. ليزر مضخة الحالة الصلبة

استخدام بلورات الحالة الصلبة (مثل Nd:YAG وYb:YAG) كوسائط كسب، مع طاقة خرج عالية وجودة شعاع ممتازة وقدرة قوية على مقاومة التداخل. يجب أن يتطابق مع ليزر أشباه الموصلات كمصدر مضخة ثانوي، وحقن الطاقة في البلورة الصلبة من خلال اقتران بصري، مناسب لإخراج الليزر المستمر أو النبضي عالي الطاقة.

سيناريوهات التطبيق:

القطع بالليزر الصناعي (قطع الصفائح المعدنية السميكة)، اللحام بالليزر (لحام قطع غيار السيارات)، إزالة الصدأ بالليزر (إزالة الصدأ من سطح السفينة/الجسر)، مجال البحث العلمي (تجربة الاندماج النووي بالليزر).

3. ليزر مضخة الألياف

باستخدام الألياف المشبعة (مثل الألياف المشبعة بالإيتربيوم والألياف المشبعة بالإربيوم) كوسائط كسب، جنبًا إلى جنب مع تقنية اقتران الألياف، يمكن نقل شعاع الإخراج عبر الألياف بمرونة عالية. إنها مناسبة للسيناريوهات التي تتطلب نقل الطاقة لمسافات طويلة أو مسار معقد.

سيناريوهات التطبيق:

نقل الاتصالات البصرية لمسافات طويلة (ضخ مضخم رامان)، والنقش الدقيق بالليزر (نقش لوحة دوائر PCB)، والجراحة الطبية طفيفة التوغل (مشرط ليزر الألياف)، والطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد (طباعة الأجزاء الصغيرة).

4. ليزر مضخة الغاز

استخدام الغاز (مثل CO₂ وHe-Ne) كوسائط كسب وإثارة الطاقة من خلال تفريغ الغاز،   مع تغطية واسعة للطول الموجي للإخراج. نطاق الطاقة كبير، ولكن الحجم كبير والكفاءة منخفضة، ومناسب للسيناريوهات ذات متطلبات الطول الموجي المحددة.

سيناريوهات التطبيق:

القطع بالليزر الصناعي (المواد غير المعدنية مثل الأكريليك والخشب)، ووضع العلامات بالليزر (وضع علامات على سطح الزجاج)، ومجال البحث العلمي (التحليل الطيفي، وقياس التداخل بالليزر)، والمجال الطبي (المعالجة الجلدية بالليزر ثاني أكسيد الكربون).

صندوق البصرياتيوفر ليزر مضخة أشباه الموصلات (638 نانومتر ~ 1064 نانومتر) وليزر مضخة الألياف (980 نانومتر، 1450 نانومتر، 1480 نانومتر، إلخ.)