Pretplatite se na naše društvene medije za brzu post
Laseri, kamen temeljac moderne tehnologije, fascinantni su kao što su složeni. U svom srcu leži simfonijom komponenti koje rade u skladu s proizvodnjom koherentne, pojačane svjetlosti. Ovaj blog propada u intrikcije ovih komponenti, podržanih od naučnih načela i jednadžbi, kako bi se osigurala dublje razumijevanje laserske tehnologije.
Napredni uvid u komponente laserskih sistema: tehnička perspektiva za profesionalce
| Komponenta | Funkcija | Primjeri |
| Dobijte medij | Medij dobiti je materijal u laseru koji se koristi za pojačavanje svjetlosti. Olakšava lagano pojačanje kroz proces inverzije stanovništva i stimulisane emisije. Izbor sredstva za dobitak određuje laserske karakteristike zračenja. | Laseri od solidnog stanja: npr., ND: YAG (neodimijum-dopirani ytrium aluminijski granat), koristi se u medicinskim i industrijskim primjenama.Plinski laseri: npr., laseri CO2, koji se koriste za rezanje i zavarivanje.Poluvodički laseri:npr., laserske diode, koje se koriste u komunikaciji optike i laserskim optikama. |
| Izvor pumpanja | Izvor crpljenja pruža energiju dobijanja medija za postizanje inverzije stanovništva (izvor energije za inverziju stanovništva), omogućavajući laserski rad. | Optičko pumpanje: Korištenje intenzivnih izvora svjetlosti poput bljeskalice za pumpanje lasera sa čvrstim stanjem.Električna pumpanje: Uzbudljiv plin u plinskim laserima kroz električnu struju.Poluvodički pumpanje: Korištenje laserskih dioda za pumpanje laserskih medija Solid-State. |
| Optička šupljina | Optička šupljina, koja se sastoji od dva ogledala, odražava svjetlost da povećava stazu Dužina svjetlosti u mediju za dobitak, čime se poboljšavaju pojačalo svjetlo. Pruža mehanizam za povratne informacije za lasersko pojačanje, odabir spektralnih i prostornih karakteristika svjetla. | Plan-Planarna šupljina: Koristi se u laboratorijskom istraživanju, jednostavnu strukturu.Planarna konkavna šupljina: Zajedničko u industrijskim laserima pruža visokokvalitetne grede. Prstenasti: Koristi se u specifičnim dizajnom prstenastih lasera, poput prstenastih plinskih lasera. |
Medij dobiti: Nexus kvantne mehanike i optičkog inženjerstva
Kvantna dinamika u mediju za dobitak
Medij dobiti je tamo gdje se događa temeljni proces pojačanja svjetla, pojava duboko ukorijenjena u kvantnoj mehanici. Interakcija između energetskih država i čestica unutar Medija uređena je principima poticanog emisije i inverzije stanovništva. Kritični odnos između intenziteta svjetlosti (I), početnog intenziteta (I0), presjeka tranzicije (σ21) i brojevi čestica na dvije razine energije (N2 i N1) opisuju jednadžba I = I0E ^ (σ21 (N2-N1) l). Postizanje inverzije stanovništva, gde je N2> N1, od suštinskog značaja za pojačanje i predstavlja kamen temeljac laserske fizike [1].
Troslojni u odnosu na sisteme sa četiri nivoa
U praktičnim laserskim dizajnom, sustavi na tri i četiri razine su obično zaposleni. Troslojni sustavi, dok jednostavniji, zahtijevaju više energije za postizanje inverzije stanovništva jer je niži nivo lasera tlo. S druge strane, sustavi sa četiri nivoa nude efikasniji put do inverzije stanovništva zbog brzog neradijalnog propadanja sa veće razine energije, što ih čini prevladavajućim u modernim laserskim aplikacijama [2].
Is Erbium-dopirano stakloMedijum za dobitak?
Da, Erbium-dopirano staklo je zaista vrsta medija za dobitak koji se koristi u laserskim sistemima. U tom kontekstu "Doping" se odnosi na proces dodavanja određene količine erbiuma jona (er³⁺) u čašu. Erbium je rijedak element zemlje koji, kada se ugradi u stakleni domaćin, može efikasno pojačati svjetlost poticajnom emisijom, temeljnom procesu u laserskom radu.
Erbium-dopirano staklo posebno je zapaženo za njegovu upotrebu u vlaknama laserima i pojačalama vlakana, posebno u telekomunikacijskoj industriji. Dobro je prilagođen za ove aplikacije jer efikasno pojačava svjetlost na talasnim dužinama oko 1550 Nm, što je ključna talasna dužina za optičku vlakna komunikaciju zbog malog gubitka u standardnim silikarskim vlaknima.
Theerbiumione apsorbiraju svjetlo pumpe (često iz alaserska dioda) i uzbuđeni su u više energetske države. Kada se vrate u stanje niže energije, emitiraju fotone na lazivnoj talasnoj dužini, doprinoseći laserskom procesu. To čini Erbium-dopirano staklo efikasan i široko korišten dobitak srednjeg u različitim laserskim i dizajnom pojačala.
Povezane blogove: Novosti - Erbium-dopirano Glass: Nauka i aplikacije
Mehanizmi pumpanja: pokretačka snaga iza lasera
Različiti pristupi za postizanje inverzije stanovništva
Izbor mehanizma za crpljenje je ključ u laserskom dizajnu, utječući na sve od efikasnosti za izlaznu talasnu dužinu. Optičko pumpanje, koristeći vanjske izvore svjetlosti, poput bljeskalice ili drugih lasera, uobičajeno je u strojevima i laserima boja. Načini električnih pražnjenja obično su zaposleni u plinskim laserima, dok se poluvodički laseri često koriste injekciju elektrona. Učinkovitost ovih mehanizama za crpljenje, posebno u čvrstim laserima sa ispumpanim diodom, značajan je fokus nedavnih istraživanja, nudeći veću efikasnost i kompaktnost [3].
Tehnička razmatranja u pumpnoj efikasnosti
Učinkovitost postupka pumpa je kritični aspekt laserskog dizajna, utjecajući na ukupne performanse i prikladnost primjene. U strogim laserima, izbor između bljeskalice i laserskih dioda kao izvora pumpe može značajno utjecati na efikasnost, toplotno opterećenje i kvalitet snopa. Razvoj visokoj energiju, visoko efikasno laserski diode ima revolucionirani DPSS laserski sistemi, omogućavajući kompaktniji i efikasniji dizajni [4].
Optička šupljina: inženjering laserski snop
Dizajn šupljine: balansiranje fizike i inženjerstva
Optička šupljina ili rezonator, nije samo pasivna komponenta, već aktivni učesnik u oblikovanju laserskog snopa. Dizajn šupljine, uključujući zakrivljenost i usklađivanje ogledala, igra ključnu ulogu u određivanju stabilnosti, strukture režima i izlazom lasera. Šupljina mora biti osmišljena tako da poboljša optički dobitak tijekom minimiziranja gubitaka, izazov koji kombinira optički inženjerstvo sa valnim optikama5.
Uslovi oscilacije i izbor načina rada
Da bi se pojavilo laserski oscilacija, dobitak dobijanja srednjeg mora prelaziti gubitke u šupljini. Ovo stanje, zajedno sa zahtjevom za koherentnim valom superpozicijom diktira da su podržani samo određeni uzdužni modovi. Način na režimu i cjelokupna struktura režima utječe fizička duljina šupljine i indeks refrakcije srednjeg pojačanja [6].
Zaključak
Dizajn i rad laserskih sistema obuhvata širok spektar fizike i inženjerskih principa. Iz kvantne mehanike koja regulira medij za dobitak na zamršeni inženjering optičke šupljine, svaka komponenta laserskog sistema igra vitalnu ulogu u ukupnoj funkcionalnosti. Ovaj je članak pružao pogled u složeni svijet laserske tehnologije, nudeći uvide koji odjekuju s naprednim razumijevanjem profesora i optičkih inženjera na terenu.
Reference
- 1. Siegman, AE (1986). Laseri. Univerzitetski naučni knjige.
- 2. Svelto, O. (2010). Principi lasera. Springer.
- 3 Koechner, W. (2006). Laserski inženjering Solid-State. Springer.
- 4. Piper, ja, & mildren, rp (2014). Dioda pumpa lasere sa čvrstim stanjem. U priručniku laserske tehnologije i aplikacija (vol. Iii). CRC Press.
- 5 Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Laserska fizika. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Laserske osnove. Univerzitet Cambridge University Press.
Pošta: Nov-27-2023