Устройство и принцип работы станков для лазерной резки

Принципы выбора

Оборудование для лазерной резки металла выбирается по следующим критериям:

• производительности, скорости обработки, позиционирования луча над рабочей поверхностью;
• типу излучателя (металлического или керамического), срока его службы, надёжности, особенностей конструкции;
• торговой марки, под которой был изготовлен станок;
• гарантийному сроку от производителя;
• виду материалов деталей, используемых в устройстве позиционирования лазера, особенно направляющих;
• назначению, условиям эксплуатации, на которые рассчитан промышленный станок;
• удобству и простоте управления;
• возможностям расширения функциональности;
• требованиям к помещению, где будет выполнена установка оборудования;
• стоимости конкретной модели, комплектующих, расходных материалов.

Дизайн станка

Дизайн и компоновка оборудования для лазерной резки металла обеспечивают удобство в работе, а также производительность. Простота удаления стружки, доступное пространство для перемещения заготовки относительно лазера, эффективность охлаждения — вот основные параметры, зависящие от расположения конструктивных элементов.

Важно обращать внимание на следующие узлы:

• подъёмный стол;
• лазер;
• систему охлаждения;
• оптику.

Подъёмный стол

Станок для лазерной резки оснащён подъёмным столом, предназначенным для закрепления и перемещения заготовки относительно луча. Перемещение может быть линейным вдоль вертикальной оси координат. Он обладает различной грузоподъёмностью, площадью, способен перемещаться при помощи механического или электрического подъёмного привода.

Мощность лазера и охлаждение

Лазерный резак по металлу оснащается лазерами различной мощности, позволяющими выполнять различные задачи. Чем выше мощность, тем качественнее обработка, больше допустимая толщина заготовок, но и выше энергопотребление.

Для эффективной работы и установки необходимо обеспечивать качественное охлаждение трубки. От этого будет зависеть ресурс работы лазера. Обычно достаточно водяной системы с датчиком потока, позволяющим контролировать охлаждение.

Лазер для резки металла

Оптика

Устройство для лазерной резки предусматривает установку оптики, назначение которой фокусировать луч. Она может быть следующих видов:

• длиннофокусной, применяемой для обработки толстых заготовок;
• короткофокусной, используемой для гравировки или резки тонколистового металла.

Цены

Стоимость оборудования зависит от следующих факторов:

• производителя;
• функциональности;
• типа лазера;
• оптической системы;
• площади рабочей поверхности;
• системы охлаждения.

Применение лазеров.

Уникальные свойства лазерного излучения сделали квантовые генераторы незаменимым инструментом в самых разных областях науки и техники.

1. Технологические лазеры. Мощные лазеры непрерывного действия применяются для резки, сварки и пайки деталей из различных материалов. Высокая температура излучения позволяет сваривать материалы, которые иными методами соединить нельзя (например, металл с керамикой). Высокая монохроматичность излучения позволяет сфокусировать луч в точку диаметром порядка микрона (за счет отсутствия дисперсии, см. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ) и применять его для изготовления микросхем (так называемый метод лазерного скрайбирования – снятия тонкого слоя). Для обработки деталей в вакууме или в атмосфере инертного газа лазерный луч можно вводить в технологическую камеру через прозрачное окно.

Идеально прямой лазерный луч служит удобной «линейкой». В геодезии и строительстве импульсные лазеры применяют для измерения расстояний на местности, рассчитывая их по времени движения светового импульса между двумя точками. Точные измерения в промышленности производят при помощи интерференции лазерных лучей, отраженных от концевых поверхностей изделия.

2. Лазерная связь.Появление лазеров произвело переворот в технике связи и записи информации. Существует простая закономерность: чем выше несущая частота (меньше длина волны) канала связи, тем больше его пропускная способность. Именно поэтому радиосвязь, вначале освоившая диапазон длинных волн, постепенно переходила на все более короткие длины волн. Но свет – такая же электромагнитная волна, как и радиоволны, только в десятки тысяч раз короче, поэтому по лазерному лучу можно передать в десятки тысяч раз больше информации, чем по высокочастотному радиоканалу. Лазерная связь осуществляется по оптическому волокну – тонким стеклянным нитям, свет в которых за счет полного внутреннего отражения распространяется практически без потерь на многие сотни километров. Лазерным лучом записывают и воспроизводят изображение (в том числе движущееся) и звук на компакт-дисках.

3. Лазеры в медицине. Лазерная техника широко применяется и в хирургии, и в терапии. Лазерным лучом, введенным через глазной зрачок, «приваривают» отслоившуюся сетчатку и исправляют дефекты глазного дна. Хирургические операции, производимые «лазерным скальпелем» меньше травмируют живые ткани. А лазерное излучение малой мощности ускоряет заживление ран и оказывает воздействие, аналогичное иглоукалыванию, практикуемому восточной медициной (лазерная акупунктура).

4. Лазеры в научных исследованиях. Чрезвычайно высокая температура излучения и высокая плотность его энергии дает возможность исследовать вещество в экстремальном состоянии, существующем только в недрах горячих звезд. Делаются попытки осуществить термоядерную реакцию, сжимая ампулу со смесью дейтерия с тритием системой лазерных лучей (т.н. инерционный термоядерный синтез). В генной инженерии и нанотехнологии (технологии, имеющей дело с объектами с характерными размерами 10–9 м) лазерными лучами разрезают, передвигают и соединяют фрагменты генов, биологических молекул и детали размером порядка миллионной доли миллиметра (10–9 м). Лазерные локаторы (лидары) применяются для исследования атмосферы.

5. Военные лазеры. Военное применение лазеров включает как их использование для обнаружения целей и связи, так и применение в качестве оружия. Лучами мощных химических и эксимерных лазеров наземного или орбитального базирования планируется разрушать или выводить из строя боевые спутники и самолеты противника. Созданы образцы лазерных пистолетов для вооружения экипажей орбитальных станций военного назначения.

Можно без преувеличения сказать, что лазеры, появившиеся в середине XX века, сыграли такую же роль в жизни человечества, как электричество и радио полустолетием раньше.

Сергей Транковский

Что же такое — лазерная эпиляция волос?

Аппараты с лазерным излучением (эпиляция лазером) — это настоящий технологический прорыв в сфере эпиляции. Лазерная эпиляция волос с применением охлаждающих насадок позволяет проводить эпиляцию безболезненно и безопасно для тела. Лазерная эпиляция волос и фотоэпиляция имеет одну цель – нагреть волос и волосяной фолликул, и тем самым убить его. При этом остальная кожа должна оставаться неповрежденной. При проведении процедуры лазерной эпиляции волос подбирается длина волны, создаются разные по своим свойствам лазеры: рубиновый, александритовый, неодимовый, диодный (полупроводниковый). Если первые три типа лазеров твердотельные классические аппараты, то последний – авангардный лазерный светодиод, по устройству почти такой же, каким мы нарезаем диски, только мощнее и дороже. Цена лазерного диода резко возрастает с увеличением его мощности.

Эффективность лазерной эпиляции не является стопроцентной. Применение лазера в один прием не позволяет удалить все волосы на обработанном участке. Волосы находятся в разных фазах роста, их луковицы подвергаются различному влиянию, например, убить волосяной фолликул в начальной стадии роста труднее, чем в средней, «взрослой» стадии существования волоса. Именно поэтому лазерная эпиляция волос предполагает несколько процедур.

Пишут, что эпиляция лазером может проводиться на светлой коже. На смуглой же и загорелой коже косметолог вынужден подбирать мощность импульса света при эпиляции лазером. Очевидно есть и минусы лазерной эпиляции — не всегда лазерная эпиляция является лучшим способом удаления волос. Классический способ – электроэпиляция – надежнее, пригоден для волос всех цветов, но он очень трудоемок. Эта работа тщательная и кропотливая. Лазерные и световые устройства для эпиляции появились как ответ на вызов времени – все должно происходить быстрее, косметолог не должен быть похож на кропотливого «часовщика», который задействует все ресурсы своего зрения.

Пишут про волшебный прибор «Элос», что эффективность лазерной эпиляции с его использованием гораздо выше, чем у других аппаратов. Особенность аппарата состоит в том что он позволяет удалять не только тёмные волосы, но и светлые, а также волосы очень малого размера, так называемые «пушковые» волосы: в аппарате «Элос» кроме световой энергии присутствует ещё и радиочастотная, которая позволяет разрушать фолликулы, находящиеся глубоко в коже, и при этом не травмировать окружающие ткани кожи.

Миф о том, что лазерная эпиляция не приносит болезненных ощущений, создан в рекламных целях. Конечно, болевые ощущения при эпиляции лазером не столь отчетливы, как в случае эпиляции воском, но они есть: лазер нагревает кожу. Если некоторые клиники красоты предлагают использовать обезболивающий крем для анестезии при лазерной эпиляции волос – можно предположить, что воздействие тепла, образующегося под действием лазерного света в коже, болезненно.

Принцип действия

В химических лазерах происходит преобразование энергии химической реакции в энергию когерентного электромагнитного излучения (лазерного излучения). Для этого используются реакции, продуктами которых являются частицы в возбуждённых энергетических состояниях. При этом распределение частиц по энергетическим состояниям должно быть инверсным, то есть хотя бы в одном из состояний, обладающих большей энергией, число частиц должно быть выше, чем в одном из состояний с меньшей энергией. Энергетический переход с более высокого энергетического уровня на низкий сопровождается электромагнитным излучением. Скорость химической реакции должна быть выше, чем скорость достижения равновесного распределения по энергетическим уровням, иначе энергия химической реакции будет затрачена на разогрев газовой смеси, а не выделена в виде электромагнитного излучения. Как правило, такие высокие скорости достижимы с участием свободных атомов или радикалов в качестве активных центров. Особое значение имеют реакции, в которых активные центры воспроизводятся (цепные реакции) или размножаются (разветвлённые цепные реакции). На образование некоторого начального числа активных центров (инициирование реакции) необходимо затратить энергию, поэтому чем больше длина цепи, тем большее количество химической энергии может быть преобразовано в лазерное излучение. Особое значение имеет хемолазерная длина цепи, определяемая как отношение скорости роста цепи к скорости релаксации возбуждённых частиц, участвующих в генерации когерентного излучения. Таким образом, для создания эффективного химического лазера необходим процесс, в котором высокая скорость цепной реакции сочетается с длительным временем жизни возбуждённых частиц.

Как подготовиться к процедуре?

Как и к любой лазерной терапии, воздействие на кожу диодного лазера требует специальной подготовки. Манипуляция не проводится, если менее чем за сутки на обрабатываемой зоне выщипывались или сбривались волоски. Можно сбрить волосы за несколько дней до процедуры, таким образом раздражение уже пройдет.

Лучше всего удаляются те волоски, длина которых не превышает 1 мм. В противном случае лазерный луч может просто не достать до фолликула и тогда эффект эпиляции сведется к нулю.

В день проведения лазерной эпиляции диодным прибором не стоит использовать моющие средства или мыло на кожных покровах, где будет проводиться процедура. Оно может создать своеобразную пленочку, через которую лазеру будет трудно пробиться. Также не стоит увлекаться в этот день декоративной косметикой, использование которой перед лазером может привести к появлению ожогов.

Перед первой лазерной процедурой стоит посетить дерматолога, который оценит состояние кожи и даст свои рекомендации по поводу процедуры. К тому же это позволит определить какие-либо факторы, из-за которых лазерную процедуру придется отложить или отменить.

Проверяем на себе

Итак, собрав в охапку весь ассортимент указок, редакция отправилась на «полигон». На расстоянии 680 м «стрелок» должен был осветить мишень, «ослепив» изображенного на ней пилота. И вот яркий зеленый луч 300-мВт лазера тянется к мишени, оставляя на ней тусклое пятно диаметром около полуметра. Но удержать пятно на мишени удается лишь на доли секунды — на таком расстоянии даже мельчайшее дрожание рук приводит к уводу луча в сторону. Длительно (больше долей секунды) удерживать луч на одном месте практически нереально, а за это время ослепить пилота невозможно. А ведь самолет движется, и с немалой скоростью, исчисляемой сотнями метров в секунду! Конечно, можно создать систему автоматического отслеживания положения самолета и корректировки направления луча, но при таком размахе уже можно не мелочиться с указками, а использовать гораздо более мощный лазер — но это уже не указка, а настоящее боевое оружие.

Нашлись в редакции и добровольцы, рискнувшие подставить глаза под полуметровое зеленое пятно. (Это относительно безопасно, но повторять наш эксперимент мы ни в коем случае не рекомендуем.) По их словам, с такого расстояния зеленый луч в вечерней темноте казался весьма ярким, но как только он переставал бить прямо в глаза, зрение полностью восстанавливалось без каких-либо остаточных явлений типа плавающих ярких пятен. Опрошенные нами летчики тоже оказались скептиками, объяснив, что ослепить пилота авиалайнера лазерной указкой малореально — попасть в высокорасположенную кабину снизу довольно затруднительно. Тем не менее при удачном попадании (не ослеп­лении!) на стекло кабины отвлечь пилотов яркий свет вполне способен, а потеря внимания при посадке даже на доли секунды может быть опасной. Особенно для пилотов вертолетов — у них и скорость меньше, и расстояние, с которого производится воздействие, существенно ближе — не сотни метров, а десятки (собственно, среди реально пострадавших от ослепления пока и числятся только пилоты вертолетов).

Вывод таков: лазерная указка, даже достаточно мощная (300 мВт), неспособна с расстояния в несколько сотен метров не то что «прожечь» корпус летательного аппарата (как писали СМИ, падкие на сенсации), но даже и сколько-нибудь серьезно ослепить пилотов

А вот отвлечь внимание засветка от указки вполне может, поэтому в авиации, где даже к потенциальным опасностям относятся крайне внимательно, эту угрозу принимают всерьез

Редакция благодарит компании «Артледс» (www.artleds.ru) и «Микрохоло» (www.cnilaser.ru) за предоставление указок для тестирования

Статья «Ярчайшее указание» опубликована в журнале «Популярная механика»
(№11, Ноябрь 2011).

Первые использования

В этой статье кратко изложена история лазеров. Но в то же время подробно изложена история использования лазеров для резки и во что технология превратилась сегодня.

Если вы ищете дополнительную информацию об этом процессе или хотите больше узнать о том, как он работает, а также о качестве и надежности, которые он может вам предложить, обратитесь в компанию “LaserMy”. Это одна из лучших компаний по лазерной резке металла в Запорожье. Компания уже давно на рынке металлообработки, имеет современное оборудование и придёт на помощь в любой ситуации.

Еще в 1960-х годах, после того как преимущества лазера были установлены, не потребовалось много времени, чтобы его можно было использовать в десятках отраслей для различных применений. Резка и бурение, два аналогичных процесса, использовались в 1965 году на алмазных шахтах. Различный процесс резки был принят уже в масштабе всей Британии в 1967 году.

Western Electric быстро производила лазерные режущие станки, и к 1970-м годам этот процесс вошел в аэрокосмическую промышленность.

Примерно в конце 1960-х — начале 1970-х годов газовый лазерный вид использовался для резки различных материалов, включая металл, на что лазеры на диоксиде углерода изначально не были способны.

К 1980-м годам в различных отраслях промышленности по всему миру было установлено около 20 000 коммерческих станков для лазерной резки на общую сумму около 7,5 миллиардов долларов. Профессор Билл Стин написал в своей книге «Лазерная обработка материалов», что с момента изобретения лазера мы вступили в новую промышленную революцию. Вероятно, мы увидим, что лазерные технологии продолжат развиваться в ближайшие годы, и подумайте, куда этот выгодный процесс нас приведет. Так может начинаться светлое будущее человечества.

Где мы сейчас?

Резка с использованием смеси углекислого газа является одной из самых популярных форм сегодня. Тем не менее, подход, который используется для резки волоконным лазером, является новой технологией. Она берет своё начало примерно с 2008 года. Технология считается передовой формой лазерной резки, и поэтому все больше принимается компаниями.

Резка лазерами превратилась в один из самых полезных процессов, используемых в отраслях промышленности по всему миру. Она нашла применение в:

• электронике,

• полупроводниках,

• автомобилестроение,

• медицине.

Сами лазеры распространились и используются во всем, начиная с кассовых терминалов и заканчивая телефонной сетью.

Решение проблем с дневным и солнечным светом

Рано или поздно у каждого пользователя лазерного уровня, возникает необходимость провести разметку на улице, это может быть любое строительство на приусадебном участке, в ландшафтном дизайне земельного участка или при строительстве гаража.

И вот в час «Х» Вы включаете прибор на улице в дневное время, и с досадой обнаруживаете, что луча совершенно не видно уже на 5 метрах, при чём абсолютно не важно, дорогие это или дешёвые лазерные уровни. Да увы, солнечный дневной свет самый губительный для лазера этого класса, но есть несколько выходов из данной ситуации, смотрите их ниже.. В этом случае Вам несомненно поможет приёмник лазерного луча! У большинства лазерных нивелиров есть клавиша, которая переводит прибор в специальный пульсирующий режим, при котором линии начинаю гореть на порядок тусклее

Именно эта функция позволяет работать с лазерным нивелиром на улице при любой степени освещённости.

В этом случае Вам несомненно поможет приёмник лазерного луча! У большинства лазерных нивелиров есть клавиша, которая переводит прибор в специальный пульсирующий режим, при котором линии начинаю гореть на порядок тусклее. Именно эта функция позволяет работать с лазерным нивелиром на улице при любой степени освещённости.

Приёмник лазерного излучения — это отдельный не большой прибор, они бывают разного размера, дизайна, с ЖК дисплеем и без. Приёмники лазерного излучения практически не поставляются в комплекте с лазерными уровнями, и приобретаются отдельно.

Приёмники идут в комплекте практически с каждым ротационным лазерным нивелиром, это нивелиры предназначенные для работы на большие расстояния до 1000 метров!
Приёмник лазерного излучения имеет специальный встроенный фотоэлемент, который улавливает лазерный луч и показывает его местоположение визуальным и звуковым сигналом, в тот момент, когда луча человеческим глазом не видно.
Диапазон работы с приёмником у каждого лазерного нивелира (имеющего данную функцию) разный, но минимум начинается от 30 метров! Смотрите технические характеристики в обзорах приборов.

Но есть и другие способы помимо непосредственно самого детектора, которые позволят поработать днём на улице с лазерным нивелиром. Полноценной альтернативой приёмнику можно назвать не все способы, но есть один действительно очень схожий и доступный вариант. Давайте рассмотрим каждый из методов по подробнее.

1. Способ

Это использовать какой-нибудь предмет с отражающей поверхностью, лучше всего подходит простая металлическая линейка. Если её повернуть под определённым углом, то лазерная линия будет хорошо видна.

2. Второй вариант подходит только тем, у кого приборы имеют дополнительные лазерные точки, к примеру, как у недорогого китайского нивелира (на фото точка именно этой модели). Дело в том, что концентрация пучка в точке намного больше, чем в линии, поэтому лазерную точку отчётливо видно днём на улице на расстоянии до 15 метров в одну сторону.

3. Способ подходит всем, с любой моделью нивелира. Как вы наверное уже догадались, это разметка в тёмное время суток, и чем темнее это время, тем дальше будет виден лазерный луч.

Поэтому, если Вы задумались или собрались приобрести лазерный уровень, рекомендую перед покупкой сразу определить для себя, потребуется ли производить какие-либо работы на улице при дневном освещении, исходя из этого рассматривать нивелир с функцией или без функции «работы с приёмником».

4. Самый интересный метод определения местоположения лазерного луча на больших расстояниях. Причём разметку можно делать на гораздо большем расстоянии, чем с приёмником, если таковой режим в Вашем нивелире есть.

Да, надо отметить, что этот способ работает абсолютно с каждым лазерным построителем плоскостей, не важно есть у него режим работы с приёмником или нет!

Итак, чтобы произвести разметку на улице, к примеру на 100 метрах нам понадобится простой сотовый телефон с фронтальной камерой, который на сегодняшний день есть практически у каждого.

Далее для обнаружения лазерной линии включаем фронтальную камеру телефона и начинаем сканировать участок, где предположительно проходит линия. При точном попадании лазерного луча на фронтальную камеру, на экране телефона будет видна яркая точка, которая при небольшом смещении телефона вверх или вниз будет угасать.

В тот момент, когда на экране свечение точки будет самым ярким, мы и делаем отметку ровно на против глазка камеры.

Таким образом Вы получаете разметку с минимальной погрешностью, с таким же принципом работы, как и лазерный приёмник.

Для лучшего представления метода, рекомендуем посмотреть следующие видео:

Устройство лазера Править

Основная статья:

Все лазеры состоят из трёх основных частей:

• активной (рабочей) среды;
• системы накачки (источник энергии);
• оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Каждая из них обеспечивает для работы лазера выполнение своих определённых функций.

Активная среда Править

$ ~N=N_0 \exp (-E/kT), $,

где:

• N — число атомов, находящихся в возбуждённом состоянии с энергией E,
• N — число атомов, находящихся в основном состоянии,
• k — постоянная Больцмана,
• T — температура среды.

$ ~I_l=I_0 \exp (-a_1l), $,

где:

• I — начальная интенсивность,
• I_l — интенсивность излучения, прошедшего расстояние l в веществе,

В том случае, когда число возбуждённых атомов больше, чем невозбуждённых (то есть в состоянии инверсии населённостей), ситуация прямо противоположна. Акты вынужденного излучения преобладают над поглощением, и излучение усиливается по закону:

$ ~I_l=I_0 \exp (a_2l), $,

где:

a2 — коэффициент квантового усиления. В реальных лазерах усиление происходит до тех пор пока величина поступающей за счёт вынужденного излучения энергии не станет равной величине энергии, теряемой в резонаторе. При этом возможна работа только в импульсном режиме, поскольку требуются очень большие плотности энергии накачки, вызывающие при длительном воздействии сильный разогрев и разрушение стержня рабочего вещества

Система накачки Править

На рисунке: а — трёхуровневая и б — четырехуровневая схемы накачки активной среды лазера.

Следует отметить, что создать инверсию населённостей атомов хрома Cr с помощью накачки непосредственно с уровня E на уровень E₁ нельзя. Это связано с тем, что если поглощение и вынужденное излучение происходят между двумя уровнями, то оба эти процесса протекают с одинаковой скоростью. Поэтому в данном случае накачка может лишь уравнять населённости двух уровней, чего недостаточно для возникновения генерации.

В некоторых лазерах, например в неодимовом, активной средой которого является специальный сорт стекла, легированный ионами неодима Nd3+, используется четырехуровневая схема накачки. Здесь между метастабильным E2 и основным уровнем E имеется промежуточный — рабочий уровень E1. Вынужденное излучение происходит при переходе атома между уровнями E2 и E1. Преимуществом этой схемы является то, что порог генерации достигается, когда населённость метастабильного уровня становится больше населённости рабочего уровня, которая незначительна в состоянии термодинамического равновесия, поскольку последний находится достаточно далеко от основного уровня. Это значительно снижает требования к источнику накачки

Кроме того, подобная схема позволяет создавать мощные лазеры, работающие в непрерывном режиме, что очень важно для некоторых применений.

Оптический резонатор Править

$ ~2L = n \lambda, $

$ \nu_n = \frac{c}{2L} n, $,

$ \vartriangle \nu_r = \frac{c}{2L}. $

При более строгом расчёте необходимо учитывать, что усиливаются волны, распространяющиеся не только параллельно оптической оси резонатора, но и под малым углом $ \varphi $ к ней. Условие усиления тогда принимает вид:

$ ~2L \cos \varphi = n \lambda. $

Виды лазерных диодов

Конструкция лазерного диода, описанная выше, имеет название «Диод с n-p гомоструктурой», смысл которого станет понятен чуть позже. Такие диоды крайне неэффективны. Они требуют такой большой входной мощности, что могут работать только в импульсном режиме; в противном случае они быстро перегреваются. Несмотря на простоту конструкции и историческую значимость, на практике они не применяются.

Лазеры на двойной гетероструктуре

В этих устройствах, слой материала с более узкой запрещённой зоной располагается между двумя слоями материала с более широкой запрещённой зоной. Чаще всего для реализации лазера на основе двойной гетероструктуры используют арсенид галлия (GaAs) и арсенид алюминия-галлия (AlGaAs). Каждое соединение двух таких различных полупроводников называется гетероструктурой, а устройство — «диод с двойной гетероструктурой» (ДГС). В англоязычной литературе используются названия «double heterostructure laser» или «DH laser». Описанная в начале статьи конструкция называется «диод на гомопереходе» как раз для иллюстрации отличий от данного типа, который сегодня используется достаточно широко.

Преимущество лазеров с двойной гетероструктурой состоит в том, что область сосуществования электронов и дырок («активная область») заключена в тонком среднем слое. Это означает, что много больше электронно-дырочных пар будут давать вклад в усиление — не так много их останется на периферии в области с низким усилением. Дополнительно, свет будет отражаться от самих гетеропереходов, то есть излучение будет целиком заключено в области максимально эффективного усиления.

Диод с квантовыми ямами

Если средний слой диода ДГС сделать ещё тоньше, такой слой начнёт работать как квантовая яма. Это означает, что в вертикальном направлении энергия электронов начнёт квантоваться. Разница между энергетическими уровнями квантовых ям может использоваться для генерации излучения вместо потенциального барьера. Такой подход очень эффективен с точки зрения управления длиной волны излучения, которая будет зависеть от толщины среднего слоя. Эффективность такого лазера будет выше по сравнению с однослойным лазером благодаря тому, что зависимость плотности электронов и дырок, участвующих в процессе излучения, имеет более равномерное распределение.

Гетероструктурные лазеры с раздельным удержанием

Основная проблема гетероструктурных лазеров с тонким слоем — невозможность эффективного удержания света. Чтобы преодолеть её, с двух сторон кристалла добавляют ещё два слоя. Эти слои имеют меньший коэффициент преломления по сравнению с центральными слоями. Такая структура, напоминающая световод, более эффективно удерживает свет. Эти устройства называются гетероструктурами с раздельным удержанием («separate confinement heterostructure», SCH)

Большинство полупроводниковых лазеров, произведённых с 1990-го года, изготовлены по этой технологии.

Лазеры с распределённой обратной связью

Основная статья: Лазер с распределённой обратной связью

Лазеры с распределённой обратной связью (РОС) чаще всего используются в системах многочастотной волоконно-оптической связи. Чтобы стабилизировать длину волны, в районе p-n перехода создаётся поперечная насечка, образующая дифракционную решётку. Благодаря этой насечке, излучение только с одной длиной волны возвращается обратно в резонатор и участвует в дальнейшем усилении. РОС-лазеры имеют стабильную длину волны излучения, которая определяется на этапе производства шагом насечки, но может незначительно меняться под влиянием температуры. Такие лазеры — основа современных оптических телекоммуникационных систем.

VCSEL

VCSEL — «Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором» — полупроводниковый лазер, излучающий свет в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла, в отличие от обычных лазерных диодов, излучающих в плоскости, параллельной поверхности.

VECSEL

VECSEL — «Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным внешним резонатором». Аналогичен по своему устройству VCSEL, но имеющий внешний резонатор. Может исполняться как с токовой, так и с оптической накачкой.