Osnovni princip rada lasera (lako pojačavanje poticajnom emisijom zračenja) temelji se na fenomenu poticajnog emisije svjetlosti. Kroz niz preciznih dizajna i struktura, laseri generiraju grede sa visokom koherentnom, jednobojnom umjetnošću i svjetlinom. Laseri se široko koriste u modernoj tehnologiji, uključujući i u poljima kao što su komunikacija, medicina, proizvodnja, mjerenje i naučna istraživanja. Njihova visoka efikasnost i precizne karakteristike kontrole čine ih jezgrama mnogih tehnologija. Ispod je detaljno objašnjenje principa radnog lasera i mehanizme različitih vrsta lasera.
1. Stimulisana emisija
Stimulisana emisijaJe li temeljni princip iza laserske generacije, prvo predložio Ajnštajn 1917. godine. Ovaj fenomen opisuje kako se dosljednije fotoni proizvede kroz interakciju između svjetla i uzbuđene. Da biste bolje razumjeli stimuliranu emisiju, započmo sa spontanom emisijom:
Spontana emisija: U atomima, molekulama ili drugim mikroskopskim česticama, elektroni mogu apsorbirati vanjsku energiju (poput električne ili optičke energije) i prelazak na viši nivo energije, poznati kao uzbuđeno stanje. Međutim, uzbuđeni-državni elektroni su nestabilni i na kraju će se vratiti na niži nivo energije, poznati kao tlo, nakon kraćeg perioda. Tokom ovog procesa, elektron oslobađa fotona, što je spontana emisija. Takvi fotoni su slučajni u pogledu frekvencije, faze i smjera, a time nedostaje koherentnost.
Stimulisana emisija: Ključ za stimulisanu emisiju je da kada se uzbuđeni elektron naiđe na foton s energijom koja odgovara njegovoj tranzicijskoj energiji, foton može zatražiti da se elektron vrati u zemlju u tlu. Novi foton identičan je originalnoj u pogledu frekvencije, faze i smjera širenja, što rezultira koherentnim svjetlom. Ovaj fenomen značajno pojačava broj i energiju fotona i je osnovni mehanizam lasera.
Pozitivni povratni efekt stimulirane emisije: U dizajnu lasera, poticajni proces emisije ponavlja se više puta, a ovaj pozitivni efekat povratnog informacija može eksponencijalno povećati broj fotona. Uz pomoć rezonantne šupljine održava se koherentnost fotona, a intenzitet svjetlosne grede kontinuirano se povećava.
2. Dobijte medij
TheDobijte medijJe li je osnovni materijal u laseru koji određuje pojačanje fotona i laserskih izlaza. Fizička je osnova za poticanu emisiju, a njena svojstva određuju frekvenciju, talasnu dužinu i izlaznu snagu lasera. Vrsta i karakteristike dobitka za dobitak direktno utječu na aplikaciju i performanse lasera.
Mehanizam za uzbuđenje: Elektroni u dobitku SIME mora biti uzbuđen na viši nivo energije vanjskim izvorom energije. Ovaj se proces obično postiže vanjskim sistemima opskrbe energijom. Uobičajeni mehanizmi pobuđenja uključuju:
Električna pumpanje: Uzbuđivati elektrone u mediju za dobitak primjenom električne struje.
Optičko pumpanje: Uzbudljiv medij sa izvorom svjetla (poput bljeskalice ili drugog lasera).
Sistem nivoa energije: Elektroni u mediju za dobitak obično se distribuiraju u specifičnim nivoima energije. Najčešće suDvoetažni sustaviiSa četiri nivoa sistema. U jednostavnom sistemu sa dva nivoa, elektroni prelaze iz zemlje zemlje u uzbuđenu državu, a zatim se vrati u zemlju po stimulisanom emisijom. U sustavu na četiri nivoa, elektroni se pretrpjeli složeniji prijelazi između različitih nivoa energije, često što rezultira većom efikasnošću.
Vrste dobitka medija:
Stipnik gasa: Na primjer, helijum-neon (HE-NE) laseri. Mediji za dobitak plina poznati su po stabilnoj izlazu i fiksnu talasnu dužinu, a široko se koriste kao standardni izvori svjetlosti u laboratorijama.
Medijum za dobitak tečnosti: Na primjer, boje laseri. Molekuli boja imaju dobre aviz u različitim talasnim dužinama, čineći ih idealnim za prilagodbe lasere.
Medijum sa čvrstim dobicima: Na primjer, ND (neodimijum-dopirani ytrium aluminijumski granat) laseri. Ti su laseri vrlo efikasni i snažni i široko se koriste u industrijskom rezanju, zavarivanju i medicinskim aplikacijama.
Poluvodički dobitak srednje: Na primjer, materijali galijum arsenide (Gaas) široko se koriste u komunikacijskim i optoelektronskim uređajima kao što su laserske diode.
3. Rezonatorska šupljina
TheRezonatorska šupljinaje strukturalna komponenta u laserskom jeziku koja se koristi za povratne informacije i pojačanje. Njegova osnovna funkcija je poboljšati broj fotona proizvedenih poticajnim emisijom reflektiranjem i pojačavanjem njih unutar šupljine, čime se stvara snažan i fokusiran laserski izlaz.
Struktura šupljine rezonatora: Obično se sastoji od dva paralelna ogledala. Jedno je potpuno reflektivno ogledalo, poznato kaostražnji ogledalo, a drugi je djelomično reflektirajuće ogledalo, poznato kaoizlazno ogledalo. Fotoni odražavaju povratak i nazad unutar šupljine i pojačavaju se putem interakcije sa Medijom dobitka.
Rezonanca stanje: Dizajn šupljine rezonatora mora ispuniti određene uvjete, poput osiguranja da fotoni formiraju stajanje valova unutar šupljine. To zahtijeva dužinu šupljine da bude višestruko laserska talasna dužina. Samo lagani talasi koji ispunjavaju ove uvjete mogu se efikasno pojačati unutar šupljine.
Izlazni snop: Djelomično reflektivno ogledalo omogućava dijelu pojačanog svjetlosne grede da prođe, formirajući lasersku izlaznu gredu. Ovaj snop ima visoku usmjerenost, koherentnost i jednobojnost.
Ako želite naučiti više ili vas zanima lasere, slobodno nas kontaktirajte:
Lumipot
Adresa: Zgrada 4 #, br.99 Furong 3. put, Xishan dist. Wuxi, 214000, Kina
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobitel: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Web stranica: www.lumispot-tech.com
Pošta: Sep-18-2024