Ang pangunahing prinsipyo ng pagtatrabaho ng isang laser (light amplification sa pamamagitan ng stimulated na paglabas ng radiation) ay batay sa kababalaghan ng stimulated na paglabas ng ilaw. Sa pamamagitan ng isang serye ng tumpak na disenyo at istraktura, ang mga laser ay bumubuo ng mga beam na may mataas na pagkakaisa, monochromaticity, at ningning. Ang mga laser ay malawakang ginagamit sa modernong teknolohiya, kabilang ang mga patlang tulad ng komunikasyon, gamot, pagmamanupaktura, pagsukat, at pananaliksik na pang -agham. Ang kanilang mataas na kahusayan at tumpak na mga katangian ng kontrol ay ginagawang pangunahing sangkap ng maraming mga teknolohiya. Nasa ibaba ang isang detalyadong paliwanag ng mga nagtatrabaho na mga prinsipyo ng mga laser at ang mga mekanismo ng iba't ibang uri ng mga laser.
1. Pinasigla na paglabas
Pinasigla na paglabasay ang pangunahing prinsipyo sa likod ng henerasyon ng laser, na unang iminungkahi ni Einstein noong 1917. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay naglalarawan kung paano mas maraming magkakaugnay na mga photon ang ginawa sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng ilaw at nasasabik na estado. Upang mas maunawaan ang pinasigla na paglabas, magsimula tayo sa kusang paglabas:
Kusang paglabas: Sa mga atomo, molekula, o iba pang mga mikroskopikong particle, ang mga electron ay maaaring sumipsip ng panlabas na enerhiya (tulad ng elektrikal o optical na enerhiya) at paglipat sa isang mas mataas na antas ng enerhiya, na kilala bilang nasasabik na estado. Gayunpaman, ang mga excited-state electron ay hindi matatag at sa kalaunan ay babalik sa isang mas mababang antas ng enerhiya, na kilala bilang estado ng lupa, pagkatapos ng isang maikling panahon. Sa prosesong ito, ang elektron ay naglalabas ng isang photon, na kusang paglabas. Ang nasabing mga photon ay random sa mga tuntunin ng dalas, phase, at direksyon, at sa gayon ay kulang sa pagkakaisa.
Pinasigla na paglabas: Ang susi sa pinasigla na paglabas ay kapag ang isang nasasabik na estado ng elektron ay nakatagpo ng isang photon na may isang enerhiya na tumutugma sa enerhiya ng paglipat nito, ang photon ay maaaring mag-prompt sa elektron na bumalik sa estado ng lupa habang naglalabas ng isang bagong photon. Ang bagong photon ay magkapareho sa orihinal na isa sa mga tuntunin ng dalas, yugto, at direksyon ng pagpapalaganap, na nagreresulta sa magkakaugnay na ilaw. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay makabuluhang pinapalakas ang bilang at enerhiya ng mga photon at ang pangunahing mekanismo ng mga laser.
Positibong epekto ng feedback ng stimulated na paglabas: Sa disenyo ng mga laser, ang stimulated na proseso ng paglabas ay paulit -ulit nang maraming beses, at ang positibong epekto ng feedback na ito ay maaaring mapalaki ang bilang ng mga photon. Sa tulong ng isang resonant na lukab, ang pagkakaugnay ng mga photon ay pinananatili, at ang intensity ng light beam ay patuloy na nadagdagan.
2. Makakuha ng daluyan
Angmakakuha ng daluyanay ang pangunahing materyal sa laser na tumutukoy sa pagpapalakas ng mga photon at output ng laser. Ito ay ang pisikal na batayan para sa stimulated na paglabas, at ang mga katangian nito ay tumutukoy sa dalas, haba ng haba, at lakas ng output ng laser. Ang uri at katangian ng gain medium ay direktang nakakaapekto sa application at pagganap ng laser.
Mekanismo ng paggulo: Ang mga elektron sa medium ng pakinabang ay kailangang magalak sa isang mas mataas na antas ng enerhiya sa pamamagitan ng isang panlabas na mapagkukunan ng enerhiya. Ang prosesong ito ay karaniwang nakamit ng mga panlabas na sistema ng supply ng enerhiya. Kasama sa mga karaniwang mekanismo ng paggulo:
Elektronikong pumping: Nakatutuwang ang mga electron sa medium ng pakinabang sa pamamagitan ng pag -apply ng isang electric kasalukuyang.
Optical pumping: Nakatutuwang daluyan na may isang ilaw na mapagkukunan (tulad ng isang flash lamp o ibang laser).
Sistema ng Mga Antas ng Enerhiya: Ang mga electron sa medium ng pakinabang ay karaniwang ipinamamahagi sa mga tiyak na antas ng enerhiya. Ang pinakakaraniwan aydalawang antas ng systematApat na antas ng system. Sa isang simpleng sistema ng dalawang antas, ang paglipat ng mga electron mula sa estado ng lupa hanggang sa nasasabik na estado at pagkatapos ay bumalik sa estado ng lupa sa pamamagitan ng stimulated na paglabas. Sa isang apat na antas ng system, ang mga electron ay sumasailalim sa mas kumplikadong mga paglilipat sa pagitan ng iba't ibang mga antas ng enerhiya, na madalas na nagreresulta sa mas mataas na kahusayan.
Mga uri ng Gain Media:
Gas Gain Medium: Halimbawa, ang mga laser ng helium-neon (He-Ne). Ang media gain media ay kilala para sa kanilang matatag na output at naayos na haba ng haba, at malawakang ginagamit bilang karaniwang mga mapagkukunan ng ilaw sa mga laboratoryo.
Liquid Gain Medium: Halimbawa, ang mga laser ng pangulay. Ang mga molekula ng pangulay ay may mahusay na mga katangian ng paggulo sa iba't ibang mga haba ng haba, na ginagawang perpekto ang mga ito para sa mga nakalulugod na laser.
Solidong gain medium: Halimbawa, ang ND (Neodymium-doped yttrium aluminyo garnet) mga laser. Ang mga laser na ito ay lubos na mahusay at malakas, at malawakang ginagamit sa pang -industriya na pagputol, hinang, at mga medikal na aplikasyon.
Semiconductor Gain Medium: Halimbawa, ang mga materyales na gallium arsenide (GAAs) ay malawakang ginagamit sa komunikasyon at optoelectronic na aparato tulad ng mga laser diode.
3. Resonator Cavity
AngResonator Cavityay isang sangkap na istruktura sa laser na ginamit para sa puna at pagpapalakas. Ang pangunahing pag -andar nito ay upang mapahusay ang bilang ng mga photon na ginawa sa pamamagitan ng stimulated na paglabas sa pamamagitan ng pagmuni -muni at pagpapalakas sa kanila sa loob ng lukab, sa gayon ay bumubuo ng isang malakas at nakatuon na output ng laser.
Istraktura ng lukab ng resonator: Karaniwan itong binubuo ng dalawang kahanay na salamin. Ang isa ay isang ganap na mapanimdim na salamin, na kilala bilangRear Mirror, at ang iba pa ay isang bahagyang mapanimdim na salamin, na kilala bilang angOutput Mirror. Ang mga photon ay sumasalamin sa loob ng lukab at pinalakas sa pamamagitan ng pakikipag -ugnay sa medium ng pakinabang.
Kondisyon ng Resonance: Ang disenyo ng lukab ng resonator ay dapat matugunan ang ilang mga kundisyon, tulad ng pagtiyak na ang mga photon ay bumubuo ng mga nakatayo na alon sa loob ng lukab. Nangangailangan ito ng haba ng lukab upang maging isang maramihang haba ng haba ng laser. Ang mga light waves lamang na nakakatugon sa mga kundisyong ito ay maaaring mabisang palakihin sa loob ng lukab.
Output beam: Ang bahagyang mapanimdim na salamin ay nagbibigay -daan sa isang bahagi ng pinalakas na light beam na dumaan, na bumubuo ng output beam ng laser. Ang beam na ito ay may mataas na direksyon, pagkakaisa, at monochromaticity.
Kung nais mong matuto nang higit pa o interesado sa mga laser, mangyaring huwag mag -atubiling makipag -ugnay sa amin:
Lumispot
Address: Building 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobile: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Website: www.lumispot-tech.com
Oras ng Mag-post: Sep-18-2024