Laseri põhiprintsiip

Laseri (valguse võimendamine kiirguse stimuleeritud emissiooni abil) põhiline tööpõhimõte põhineb valguse stimuleeritud emissiooni nähtusel. Täpsete disainilahenduste ja struktuuride seeria kaudu tekitavad laserid kõrge sidususega, ühevärvilisuse ja heledusega talasid. Lasereid kasutatakse laialdaselt kaasaegses tehnoloogias, sealhulgas sellistes valdkondades nagu kommunikatsioon, ravimid, tootmine, mõõtmine ja teadusuuringud. Nende kõrge tõhusus ja täpsed kontrolliomadused muudavad nad paljude tehnoloogiate põhikomponendiks. Allpool on toodud üksikasjalik selgitus laserite tööpõhimõtete ja eri tüüpi laserite mehhanismide kohta.

1. Stimuleeritud emissioon

Stimuleeritud emissioonon lasertootmise aluspõhimõte, mille Einstein esmakordselt välja pakkus 1917. aastal. See nähtus kirjeldab, kuidas heleda ja ergastatud oleku aine vahelise interaktsiooni kaudu valmistatakse sidusamaid footonite. Stimuleeritud emissiooni paremaks mõistmiseks alustame spontaansest emissioonist:

Spontaanne emissioon: Aatomites, molekulides või muudes mikroskoopiliste osakeste korral võivad elektronid imada välist energiat (näiteks elektrilist või optilist energiat) ja ülemineku kõrgemale energiatasemele, mida tuntakse ergastatud olekuna. Kuid ergastatud oleku elektronid on ebastabiilsed ja naasevad lühikese aja möödudes madalamale energiatasemele, mida tuntakse maapealseks. Selle protsessi käigus vabastab elektron footoni, mis on spontaanne emissioon. Sellised footonid on sageduse, faasi ja suuna osas juhuslikud ning seega puuduvad sidusus.

Stimuleeritud emissioon: Stimuleeritud emissiooni võti on see, et kui ergastatud olekuga elektron puutub kokku footoniga, mille üleminekuenergia vastab energiaga, võib footon ajendada elektronit uue footoni vabastamise ajal maapinna olekusse naasma. Uus footon on sageduse, faasi ja levimise suuna poolest identne algse poolega, mille tulemuseks on ühtne valgust. See nähtus võimendab märkimisväärselt footonite arvu ja energiat ning on laserite põhimehhanism.

Stimuleeritud emissiooni positiivne tagasiside mõju: Laserite kujundamisel korratakse stimuleeritud emissiooniprotsessi mitu korda ja see positiivne tagasiside efekt võib hüppeliselt suurendada footonite arvu. Resonantse õõnsuse abil säilitatakse footonite sidusus ja valguskiire intensiivsust suurendatakse pidevalt.

2. Võimendi keskmine

Sellevõimendusvahendon lasersisalduse põhimaterjal, mis määrab footonite võimendamise ja laseri väljundi. See on stimuleeritud emissiooni füüsiline alus ja selle omadused määravad laseri sageduse, lainepikkuse ja väljundvõimsuse. Võimendi meediumi tüüp ja omadused mõjutavad otseselt laseri rakendust ja jõudlust.

Ergastusmehhanism: Võimendi keskkonnas olevad elektronid peavad välise energiaallika abil olema kõrgema energiatasemega. See protsess saavutatakse tavaliselt väliste energiavarustussüsteemide abil. Levinud ergastusmehhanismid hõlmavad:

Elektriline pumpamine: Põnevad elektrikondiidi elektronid, rakendades elektrivoolu.

Optiline pumpamine: Põnev sööde valgusallikaga (näiteks välklamp või mõni muu laseriga).

Energiatasemete süsteem: Võimendi keskkonnas sisalduvad elektronid jaotatakse tavaliselt konkreetsetes energiatasemetes. Kõige tavalisemad onkahetasandilised süsteemidjaneljatasandilised süsteemid. Lihtsas kahetasandilises süsteemis siirduvad elektronid põhiseisundist ergastatud olekusse ja naasege seejärel stimuleeritud emissiooni kaudu põhiseisundisse. Neljatasemelises süsteemis läbivad elektronid keerukamad üleminekud erinevate energiatasemete vahel, põhjustades sageli suurema tõhususe.

Võimenduse tüübid:

Gaasi võimenduse keskkond: Näiteks heelium-neon (he-ne) laserid. Gaasi võimenduse söötmed on tuntud oma stabiilse väljundi ja fikseeritud lainepikkuse poolest ning neid kasutatakse laborites laialdaselt standardsete valgusallikatena.

Vedeliku võimenduse keskkond: Näiteks värvaine laserid. Värvainemolekulidel on head ergastusomadused erinevatel lainepikkustel, muutes need ideaalseks häälestatavate laserite jaoks.

Tahke võimendusööde: Näiteks ND (neodüüm-legeeritud yttrium alumiiniumist granaat) laserid. Need laserid on väga tõhusad ja võimsad ning neid kasutatakse laialdaselt tööstuslikul lõikamisel, keevitamisel ja meditsiinilistel rakendustel.

Pooljuhtide võimenduse keskmine: Näiteks kasutatakse kommunikatsiooni- ja optoelektroonilistes seadmetes, näiteks laserdioodides laialdaselt gallium -arseniidi (GAA) materjale.

3. Resonaatori õõnsus

Selleresonaatori õõnsuson tagasiside ja võimendamise jaoks kasutatava laseriga konstruktsioonikomponent. Selle põhifunktsioon on suurendada stimuleeritud emissiooni kaudu toodetud footonite arvu, peegeldades ja võimendades neid õõnsuse sees, tekitades sellega tugeva ja fokuseeritud laserväljundi.

Resonaatori õõnsuse struktuur: Tavaliselt koosneb see kahest paralleelsest peeglist. Üks on täielikult peegeldav peegel, mida tuntakse nime alltagumine peegelja teine ​​on osaliselt peegeldav peegel, tuntud kuiväljundpeegel. Footonid peegeldavad õõnsuses edasi -tagasi ja amplifitseeritakse interaktsiooni kaudu võimenduse söötmega.

Resonantsitingimus: Resonaatori õõnsuse kujundus peab vastama teatud tingimustele, näiteks tagama, et footonid moodustavad õõnsuse sees seisvad lained. See nõuab, et õõnsuse pikkus oleks laseri lainepikkuse kordne. Õõnsuse sees on tõhusalt võimendada ainult valgusi, mis neile tingimustele vastavad.

Väljundtala: Osaliselt peegeldav peegel võimaldab osa võimendatud valguskiirest läbi saada, moodustades laseri väljundtala. Sellel talal on kõrge suund, sidusus ja ühevärviline.

Kui soovite rohkem teada saada või olete huvitatud laseritest, võtke meiega ühendust:

Lumispot

Aadress: hoone 4 #, nr 99 Furong 3. tee, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Hiina

Tel: + 86-0510 87381808.

Mobiil: + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

Veebisait: www.lusispot--tuch.com