Твердотельные лазеры

Рубиновые лазеры могут работать в непрерывном или импульсном режиме. При работе в непрерывном режиме рубиновый лазер имеет низкий КПД и поэтому неэкономичен. При работе в импульсном режиме без модуляции добротности выходное излучение рубинового лазера, также обладающего низким КПД, состоит из повторяющихся пиков большой мощности длительностью около 1 мкс.

Лазеры на стекле с неодимом являются источниками оптического излучения с длиной волны 1,06 мкм. Активный элемент этих лазеров может иметь различные формы и размеры (стержни длиной до 2 м, пластины сечением до 10 см2). Поскольку стекло с неодимом обладает низкой теплопроводностью, из-за перегрева частота повторения импульсов излучения лазера ограничивается 2 Гц при их длительности 1... 10 не и энергии 103 Дж.

Лазеры на алюмоиттриевом гранате (ЛИГ) работают как в импульсном, так и в непрерывном режиме. Выходная мощность, частота повторения и энергия импульсов этих лазеров обусловлены физическими свойствами АИГ. Так, при работе в непрерывном режиме выходная мощность составляет 1 кВт, а в импульсном режиме выходная энергия равна 500 Дж; частота повторения импульсов при длине волны излучения 10,6 мкм составляет 200 Гц.

Твердотельные лазеры на стекле с неодимом и АИГ наиболее широко применяют при изготовлении изделий. Достоинствами этих лазеров по сравнению, например, с рубиновыми, являются более высокий КПД и меньший порог возбуждения, что существенно увеличивает срок службы импульсных ламп и одновременно уменьшает габариты источников питания. Кроме того, основные характеристики излучения этих лазеров незначительно зависят от изменения температуры, что способствует их высокой стабильности и значительно упрощает систему охлаждения активного элемента.

Активные элементы из стекла с неодимом генерируют излучение высокой оптической однородности и совершенной структуры. При этом лазерный луч имеет минимальную расходимость. Лазеры с таким активным элементом предпочтительнее использовать для получения отверстий микрометрических размеров.

Низкая теплопроводность стекла с неодимом затрудняет отвод теплоты от активного элемента при оптическом возбуждении и ограничивает среднюю мощность и частоту следования импульсов (обычно несколько герц). Поэтому лазеры на стекле с неодимом изза низкой частоты следования импульсов непригодны для шовной сварки.

Активные элементы излучателей из АИГ обладают значительно большей теплопроводностью, меньшим температурным коэффициентом линейного расширения и более высокой механической прочностью, чем из стекла с неодимом. Низкий порог возбуждения лазеров на АИГ обеспечивает их работу в непрерывном режиме. Большая частота следования импульсов и значительная мощность излучения позволяют использовать эти лазеры для шовной сварки, обработки пленок и других точных работ, их недостаток — высокая стоимость АИГ.