Lāzera pamatprincips (gaismas pastiprināšana ar stimulētu starojuma emisiju) ir balstīta uz stimulētās gaismas izstarošanas fenomenu. Izmantojot virkni precīzu dizainu un struktūru, lāzeri rada sijas ar augstu saskaņotību, monohromatiskumu un spilgtumu. Lāzeri tiek plaši izmantoti mūsdienu tehnoloģijās, ieskaitot tādās jomās kā komunikācija, medicīna, ražošana, mērīšana un zinātniskie pētījumi. To augstā efektivitāte un precīzās kontroles īpašības padara tās par daudzu tehnoloģiju galveno sastāvdaļu. Zemāk ir detalizēts lāzeru darba principu un dažādu veidu lāzeru mehānismu skaidrojums.
1. Stimulēta emisija
Stimulēta emisijair lāzera ģenerēšanas pamatprincips, ko pirmo reizi ierosināja Einšteins 1917. gadā. Šī parādība apraksta, kā saskaņotākie fotoni tiek ražoti, mijiedarbojoties starp gaismas un satraukuma stāvokli. Lai labāk izprastu stimulēto emisiju, sāksim ar spontānu emisiju:
Spontāna emisija: Atomos, molekulās vai citās mikroskopiskās daļiņās elektroni var absorbēt ārējo enerģiju (piemēram, elektrisko vai optisko enerģiju) un pāreju uz augstāku enerģijas līmeni, kas pazīstams kā ierosinātais stāvoklis. Tomēr ierosinātā stāvokļa elektroni ir nestabili un pēc neilga laika atgriezīsies zemākā enerģijas līmenī, kas pazīstams kā zemes stāvoklis. Šī procesa laikā elektrons atbrīvo fotonu, kas ir spontāna emisija. Šādi fotoni ir nejauši frekvences, fāzes un virziena ziņā, un tādējādi trūkst saskaņotības.
Stimulēta emisija: Stimulētās emisijas atslēga ir tā, ka tad, kad ierosinātā stāvokļa elektrons sastopas ar fotonu ar enerģiju, kas atbilst tā pārejas enerģijai, fotons var pamudināt elektronu atgriezties zemes stāvoklī, vienlaikus atbrīvojot jaunu fotonu. Jaunais fotons ir identisks sākotnējam frekvences, fāzes un izplatīšanās virziena ziņā, kā rezultātā rodas saskaņota gaisma. Šī parādība ievērojami pastiprina fotonu skaitu un enerģiju un ir lāzeru galvenais mehānisms.
Stimulētās emisijas pozitīvā atgriezeniskā saite: Lāzeru projektēšanā stimulēto emisijas procesu atkārto vairākas reizes, un šis pozitīvais atgriezeniskās saites efekts var eksponenciāli palielināt fotonu skaitu. Ar rezonanses dobuma palīdzību tiek saglabāta fotonu saskaņotība un nepārtraukti palielinās gaismas stara intensitāte.
2. Iegūstiet vidēju
Līdziegūt vidējuir galvenais materiāls lāzerā, kas nosaka fotonu pastiprināšanos un lāzera izvadi. Tas ir stimulētās emisijas fiziskais pamats, un tā īpašības nosaka lāzera frekvenci, viļņa garumu un izejas jaudu. Gain barotnes veids un īpašības tieši ietekmē lāzera pielietojumu un veiktspēju.
Ierosmes mehānisms: Elektroniem pastiprināšanas vidē ir jāuztraucas līdz augstākam enerģijas līmenim ar ārēju enerģijas avotu. Šo procesu parasti panāk ar ārējām enerģijas piegādes sistēmām. Parastie ierosmes mehānismi ietver:
Elektriskā sūknēšana: Aizraujoši elektroni pastiprināšanas vidē, uzklājot elektrisko strāvu.
Optiskā sūknēšana: Aizraujošs barotne ar gaismas avotu (piemēram, zibspuldzi vai citu lāzeru).
Enerģijas līmeņa sistēma: Elektroni pastiprināšanas vidē parasti tiek sadalīti noteiktā enerģijas līmenī. Visizplatītākās irdivu līmeņu sistēmasunčetru līmeņu sistēmasApvidū Vienkāršā divu līmeņu sistēmā elektronu pāreja no zemes stāvokļa uz ierosināto stāvokli un pēc tam atgriežas zemes stāvoklī, izmantojot stimulētu emisiju. Četru līmeņu sistēmā elektronus notiek sarežģītākas pārejas starp dažādiem enerģijas līmeņiem, bieži izraisot augstāku efektivitāti.
GADU MEDIJAS VEIDI:
Gāzes pastiprināšanas līdzeklis: Piemēram, hēlijs-neons (He-ne) lāzeri. Gāzes pastiprināšanas barotne ir pazīstama ar savu stabilo izvadi un fiksēto viļņa garumu, un tos plaši izmanto kā standarta gaismas avotus laboratorijās.
Šķidrā pastiprinājuma vidēja: Piemēram, krāsvielu lāzeri. Krāsām molekulām ir labas ierosmes īpašības dažādos viļņu garumos, padarot tās ideālas noskaņojamiem lāzeriem.
Cieta pastiprinājuma vide: Piemēram, ND (neodīma leģēts Yttrium alumīnija granāts) lāzeri. Šie lāzeri ir ļoti efektīvi un jaudīgi, un tos plaši izmanto rūpnieciskās griešanas, metināšanas un medicīniskās lietojumprogrammās.
Pusvadītāju pastiprināšanas līdzeklis: Piemēram, gallija arsenīda (GAAS) materiāli tiek plaši izmantoti komunikācijā un optoelektroniskās ierīcēs, piemēram, lāzera diodes.
3. rezonatora dobums
Līdzrezonatora dobumsir strukturāla sastāvdaļa lāzerā, ko izmanto atgriezeniskā saitei un pastiprināšanai. Tās pamatfunkcija ir uzlabot fotonu skaitu, kas iegūti, izmantojot stimulētu emisiju, atspoguļojot un pastiprinot tos dobumā, tādējādi radot spēcīgu un fokusētu lāzera izvadi.
Rezonatora dobuma struktūra: Tas parasti sastāv no diviem paralēliem spoguļiem. Viens ir pilnībā atstarojošs spogulis, pazīstams kāaizmugurējais spogulis, un otrs ir daļēji atstarojošs spogulis, pazīstams kāizejas spogulisApvidū Fotoni atspoguļojas uz priekšu un atpakaļ dobumā un tiek pastiprināti, mijiedarbojoties ar pastiprināšanas barotni.
Rezonanses stāvoklis: Rezonatora dobuma dizainam jāatbilst noteiktiem nosacījumiem, piemēram, nodrošinot, ka fotoni veido stāvošus viļņus dobuma iekšpusē. Tas prasa, lai dobuma garums būtu lāzera viļņa garuma reizinājums. Dobuma iekšpusē var efektīvi pastiprināt tikai gaismas viļņus, kas atbilst šiem apstākļiem.
Izvades stars: Daļēji atstarojošais spogulis ļauj pastiprinātās gaismas staru daļai iziet cauri, veidojot lāzera izejas staru. Šim staram ir augsta virziena, saskaņotība un monohromatiskums.
Ja vēlaties uzzināt vairāk vai interesējoties par lāzeriem, lūdzu, sazinieties ar mums:
Lumispot
Adrese: ēka 4 #, Nr.99 Furong 3. ceļš, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Ķīna
Tālr.: + 86-0510 87381808.
Mobilais: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Vietne: www.lumispot-tech.com
Pasta laiks: 18.-1824. Seps