Osnovno načelo delovanja laserja (ojačanje svetlobe s stimulirano emisijo sevanja) temelji na pojavu stimulirane emisije svetlobe. Laserji skozi vrsto natančnih modelov in struktur ustvarjajo žarke z visoko skladnostjo, enobarvnostjo in svetlostjo. Laserji se pogosto uporabljajo v sodobni tehnologiji, tudi na področjih, kot so komunikacija, medicina, proizvodnja, merjenje in znanstvene raziskave. Njihova visoka učinkovitost in natančne kontrolne značilnosti so temeljni sestavni del številnih tehnologij. Spodaj je podrobna razlaga delovnih načel laserjev in mehanizmov različnih vrst laserjev.
1. stimulirana emisija
Stimulirana emisijaje temeljno načelo za lasersko generacijo, ki ga je Einstein prvič predlagal leta 1917. Ta pojav opisuje, kako nastajajo bolj koherentni fotoni z interakcijo med svetlobo in vzbujenim stanjem. Da bi bolje razumeli stimulirano emisijo, začnimo s spontano emisijo:
Spontana emisija: V atomih, molekulah ali drugih mikroskopskih delcih lahko elektroni absorbirajo zunanjo energijo (na primer električno ali optično energijo) in prehod na višjo raven energije, znano kot vzbujeno stanje. Vendar so elektroni z vzbujenim stanjem nestabilni in se bodo po kratkem obdobju vrnili na nižjo raven energije, znano kot osnovno stanje. Med tem postopkom elektron sprosti foton, ki je spontana emisija. Takšni fotoni so naključni glede na frekvenco, fazo in smer in tako nimajo skladnosti.
Stimulirana emisija: Ključ do stimulirane emisije je, da lahko foton, ko se elektron vzbujenega stanja sreča s fotonom z energijo, ki ustreza njegovi prehodni energiji, pozove elektrona, da se vrne v zemeljsko stanje, medtem ko sprosti nov foton. Novi foton je enak prvotnemu smeri frekvence, faze in širjenja, kar ima za posledico koherentno svetlobo. Ta pojav znatno poveča število in energijo fotonov in je temeljni mehanizem laserjev.
Pozitivni povratni učinek stimulirane emisije: Pri zasnovi laserjev se postopek stimuliranega emisije ponavlja večkrat in ta pozitivni povratni učinek lahko eksponentno poveča število fotonov. S pomočjo resonančne votline se ohranja skladnost fotonov in intenzivnost svetlobnega žarka se nenehno povečuje.
2. Pridobite medij
Thepridobiti srednjoje jedro materiala v laserju, ki določa amplifikacijo fotonov in laserskega izhoda. Je fizična podlaga za stimulirano emisijo, njegove lastnosti pa določajo frekvenco, valovno dolžino in izhodno moč laserja. Vrsta in značilnosti dobička neposredno vplivajo na uporabo in delovanje laserja.
Mehanizem vzbujanja: Elektroni v dobičljivem mediju je treba navdušiti na višjo raven energije z zunanjim virom energije. Ta postopek ponavadi dosežejo zunanji sistemi za oskrbo z energijo. Skupni mehanizmi vzbujanja vključujejo:
Električna črpalka: Navdušujoče elektrone v dobičljivem mediju z uporabo električnega toka.
Optično črpanje: Navdušujoč medij z virom svetlobe (na primer bliskavico ali drug laser).
Sistem energije: Elektroni v dobičljivem mediju se običajno porazdelijo v specifični ravni energije. Najpogostejši soDvostopenjski sistemiinŠtiristopenjski sistemi. V preprostem dvostopenjskem sistemu se elektroni prehajajo iz tal v vzbujeno stanje in se nato s stimuliranimi emisijami vrnejo v osnovno stanje. V štirinožnem sistemu so elektroni doživeli bolj zapletene prehode med različnimi stopnjami energije, kar pogosto povzroči večjo učinkovitost.
Vrste dobička medijev:
Medij za pridobivanje plina: Na primer laserji Helium-Neon (He-Ne). Mediji za pridobivanje plina so znani po stabilni proizvodnji in fiksni valovni dolžini in se pogosto uporabljajo kot standardni svetlobni viri v laboratorijih.
Medij za pridobivanje tekočine: Na primer barvni laserji. Molekule barvila imajo dobre vzbujevalne lastnosti v različnih valovnih dolžinah, zaradi česar so idealne za nastavljive laserje.
Trden dobiček medij: Na primer, laserji ND (neodimij ytrium aluminije). Ti laserji so zelo učinkoviti in močni in se pogosto uporabljajo pri industrijskem rezanju, varjenju in medicinskih aplikacijah.
Polprevodniški dobiček: Na primer, materiali Gallium Arsenide (GAAS) se pogosto uporabljajo v komunikacijskih in optoelektronskih napravah, kot so laserske diode.
3. Resonatorska votlina
TheResonatorska votlinaje strukturna komponenta v laserju, ki se uporablja za povratne informacije in ojačanje. Njegova temeljna funkcija je izboljšati število fotonov, ki nastanejo s stimulirano emisijo, tako da jih odseva in ojača znotraj votline, s čimer se ustvari močan in osredotočen laserski izhod.
Struktura resonatorske votline: Običajno je sestavljen iz dveh vzporednih ogledal. Eno je popolnoma odsevno ogledalo, znano kotzadnje ogledalo, in drugo je delno odsevno ogledalo, znano kotizhodno ogledalo. Fotoni odražajo naprej in nazaj znotraj votline in se ojačajo z interakcijo z dobičkom.
Resonančni pogoj: Zasnova votline resonatorja mora izpolnjevati določene pogoje, na primer zagotavljanje, da fotoni tvorijo stoječe valove znotraj votline. To zahteva, da je dolžina votline večkratna laserska valovna dolžina. V votlini je mogoče učinkovito okrepiti samo svetlobne valove, ki ustrezajo tem pogojem.
Izhodni žarek: Delno odsevno ogledalo omogoča, da se skozi del ojačanega svetlobnega žarka prehaja skozi in tvori laserski izhodni žarek. Ta žarek ima visoko usmerjenost, skladnost in enobarvnost.
Če želite izvedeti več ali jih zanimajo laserji, nas kontaktirajte:
Lumispot
Naslov: stavba 4 #, št. 99 Furong 3. cesta, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Kitajska
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobilni: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Spletna stran: www.lumispot-tech.com
Čas objave: 18. september 20124