Ыкчам билдирүү үчүн биздин социалдык медиага жазылыңыз
Заманбап технологиянын негизи болгон лазерлер татаал болгону менен эле кызыктуу. Алардын жүрөгүндө когеренттүү, күчөтүлгөн жарыкты өндүрүү үчүн бирдиктүү иштеген компоненттердин симфониясы жатат. Бул блог лазердик технологияны тереңирээк түшүнүү үчүн илимий принциптер жана теңдемелер менен колдоого алынган бул компоненттердин татаалдыктарын изилдейт.
Лазердик системанын компоненттери боюнча өркүндөтүлгөн түшүнүк: адистер үчүн техникалык перспектива
| Компонент | Функция | Мисалдар |
| Орточо пайда алуу | Пайдалуу чөйрө - бул жарыкты күчөтүү үчүн колдонулган лазердеги материал. Бул популяциянын инверсия процесси жана стимулданган эмиссия аркылуу жарыктын күчөшүнө көмөктөшөт. Алуучу чөйрөнү тандоо лазердин нурлануу өзгөчөлүктөрүн аныктайт. | Катуу абалдагы лазерлер: мис., Nd:YAG (неодим кошулган Yttrium алюминий гранат), медициналык жана өнөр жай колдонмолорунда колдонулат.Газ лазерлери: мисалы, CO2 лазер, кесүү жана ширетүү үчүн колдонулат.Жарым өткөргүч лазер:мисалы, була-оптикалык байланышта жана лазер көрсөткүчтөрүндө колдонулган лазердик диоддор. |
| Насос булагы | Насос булагы лазер менен иштөөнү камсыз кылып, популяциянын инверсиясына (популяциянын инверсиясы үчүн энергия булагы) жетишүү үчүн күч берүүчү чөйрөнү энергия менен камсыз кылат. | Оптикалык насос: Катуу абалдагы лазерлерди насостоо үчүн жаркыраган жарык булактарын колдонуу.Электрдик насос: Электр тогу аркылуу газ лазериндеги газды козгоо.Жарым өткөргүчтүү насос: Катуу абалдагы лазер чөйрөсүн насостоо үчүн лазердик диоддорду колдонуу. |
| Оптикалык боштук | Эки күзгүдөн турган оптикалык көңдөй жарыкты чагылдырып, күч чөйрөсүндө жарыктын жолунун узундугун көбөйтөт, ошону менен жарыктын күчөшүн күчөтөт. Ал жарыктын спектрдик жана мейкиндик мүнөздөмөлөрүн тандап, лазердик күчөтүү үчүн кайтарым байланыш механизмин камсыз кылат. | Тегиздик-тегиздик боштук: Лабораториялык изилдөөдө колдонулат, түзүлүшү жөнөкөй.Тегиздик-чоң көңдөй: Өнөр жай лазерлеринде кеңири таралган, жогорку сапаттагы нурларды камсыз кылат. Ring Cavity: Шакек газ лазерлери сыяктуу шакекче лазерлердин конкреттүү конструкцияларында колдонулат. |
Пайда ортосу: кванттык механиканын жана оптикалык инженериянын байланышы
Пайдалуу ортодогу кванттык динамика
Кванттык механикада терең тамыр жайган кубулуш жарыктын күчөшүнүн негизги процесси пайда болгон жерде пайда чөйрөсү болуп саналат. чөйрөнүн ичиндеги энергетикалык абалдар менен бөлүкчөлөрдүн өз ара аракеттенүүсү стимулданган эмиссия жана популяциянын инверсиясы принциптери менен жөнгө салынат. Жарыктын интенсивдүүлүгү (I), баштапкы интенсивдүүлүк (I0), өтүү кесилиши (σ21) жана эки энергетикалык деңгээлдеги (N2 жана N1) бөлүкчөлөрдүн сандарынын ортосундагы критикалык байланыш I = I0e^ теңдемеси менен сүрөттөлөт. (σ21(N2-N1)L). N2 > N1 болгон популяциянын инверсиясына жетишүү күчөтүү үчүн маанилүү жана лазердик физиканын негизи болуп саналат[1].
Үч деңгээлдүү жана төрт деңгээлдүү системалар
Практикалык лазердик конструкцияларда көбүнчө үч деңгээлдүү жана төрт деңгээлдүү системалар колдонулат. Үч деңгээлдүү системалар жөнөкөй болсо да, калктын инверсиясына жетишүү үчүн көбүрөөк энергияны талап кылат, анткени лазердин төмөнкү деңгээли негизги абал болуп саналат. Төрт деңгээлдүү системалар, тескерисинче, жогорку энергия деңгээлинен радиациялык эмес ажыроонун эсебинен популяциянын инверсиясынын эффективдүү жолун сунуштайт, бул аларды заманбап лазердик тиркемелерде кеңири жайылтат[2].
Is Эрбиум кошулган айнекпайда орто?
Ооба, эрбия кошулган айнек, чынында эле, лазер системаларында колдонулган пайда чөйрөнүн бир түрү болуп саналат. Бул контекстте "допинг" айнекке белгилүү бир сандагы эрбий иондорун (Er³⁺) кошуу процессин билдирет. Эрбиум сейрек кездешүүчү жер элементи болуп саналат, ал айнектин курамына киргизилгенде лазердик операциянын негизги процесси болгон стимулданган эмиссия аркылуу жарыкты эффективдүү күчөтө алат.
Эрбиум кошулган айнек була лазерлеринде жана була күчөткүчтөрүндө, айрыкча телекоммуникация тармагында колдонулушу менен өзгөчөлөнөт. Ал бул колдонмолорго абдан ылайыктуу, анткени ал 1550 нмге жакын толкун узундуктарында жарыкты эффективдүү күчөтөт, бул стандарттык кремний булаларында аз жоготууга байланыштуу оптикалык була байланышы үчүн негизги толкун узундугу.
Theэрбиумиондор насостун жарыгын (көбүнчө алазердик диод) жана жогорку энергетикалык мамлекеттерге толкунданышат. Төмөнкү энергия абалына кайтып келгенде, лазер процессине салым кошуп, лазердик толкун узундугунда фотондорду чыгарышат. Бул эрбия кошулган айнекти ар кандай лазердик жана күчөткүч конструкцияларында эффективдүү жана кеңири колдонулган пайда алып келүүчү каражатка айлантат.
Окшош блогдор: Жаңылыктар - Эрбиум кошулган айнек: илим жана колдонмолор
Насос механизмдери: Лазерлердин артындагы кыймылдаткыч күч
Калктын инверсиясына жетишүү үчүн ар түрдүү ыкмалар
Насос механизмин тандоо лазердик дизайнда негизги мааниге ээ жана эффективдүүлүктөн баштап толкун узундугуна чейин таасир этет. Флеш лампалар же башка лазерлер сыяктуу тышкы жарык булактарын колдонуу менен оптикалык насостук катуу абалдагы жана боёк лазерлерде кеңири таралган. Электрдик разряд методдору адатта газ лазерлеринде колдонулат, ал эми жарым өткөргүч лазерлерде көбүнчө электрон инъекциясы колдонулат. Бул насостук механизмдердин эффективдүүлүгү, өзгөчө диод менен айдалуучу катуу абалдагы лазерлерде, жогорку натыйжалуулукту жана компакттуулукту сунуш кылган акыркы изилдөөлөрдүн маанилүү багыты болуп калды.3].
Насостун эффективдүүлүгүндөгү техникалык эске алуулар
Насос процессинин эффективдүүлүгү лазердик дизайндын маанилүү аспектиси болуп саналат, ал жалпы өндүрүмдүүлүккө жана колдонууга ылайыктуулугуна таасир этет. Катуу абалдагы лазерлерде насостун булагы катары жарык лампалары менен лазердик диоддордун ортосундагы тандоо системанын эффективдүүлүгүнө, жылуулук жүктөмүнө жана нурдун сапатына олуттуу таасир этиши мүмкүн. Жогорку кубаттуу, эффективдүү лазердик диоддордун иштелип чыгышы DPSS лазердик системаларын жаңыртып, компакттуу жана эффективдүү конструкцияларды түзүүгө мүмкүндүк берди[4].
Оптикалык көңдөй: Лазердик нурду түзүү
Cavity Design: A Balance Act of Physics and Engineering
Оптикалык көңдөй же резонатор жөн гана пассивдүү компонент эмес, лазер нурун калыптандыруунун активдүү катышуучусу. Көңдөйдүн дизайны, анын ичинде күзгүлөрдүн ийрилиги жана тегиздөөсү лазердин туруктуулугун, режиминин түзүлүшүн жана чыгышын аныктоодо чечүүчү ролду ойнойт. Көңдөй жоготууларды азайтып, оптикалык пайданы жогорулатуу үчүн иштелип чыгышы керек, бул оптикалык инженерияны толкун оптикасы менен айкалыштырган кыйынчылык.5.
Термелүү шарттары жана режимди тандоо
Лазердик термелүү болушу үчүн, чөйрө тарабынан берилген пайда көңдөй ичиндеги жоготуулардан ашуусу керек. Бул шарт когеренттүү толкун суперпозициясы талабы менен бирге, белгилүү бир узунунан кеткен режимдер гана колдоого алынаарын айтат. Режим аралыгы жана жалпы режимдин түзүлүшү көңдөйдүн физикалык узундугу жана күчөтүү чөйрөсүнүн сынуу көрсөткүчү тарабынан таасир этет[6].
Корутунду
Лазердик системалардын дизайны жана иштеши физиканын жана инженердик принциптердин кеңири спектрин камтыйт. Күч чөйрөсүн башкаруучу кванттык механикадан баштап оптикалык көңдөйдүн татаал инженериясына чейин лазердик системанын ар бир компоненти анын жалпы иштешинде маанилүү роль ойнойт. Бул макала лазердик технологиянын татаал дүйнөсүнө көз чаптырып, бул тармактагы профессорлордун жана оптикалык инженерлердин өнүккөн түшүнүгүнө шайкеш келген түшүнүктөрдү сунуш кылды.
Шилтемелер
- 1. Siegman, AE (1986). Лазерлер. Университеттин илимий китептери.
- 2. Свелто, О. (2010). Лазерлердин принциптери. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Катуу абалдагы лазердик инженерия. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Диоддук насостук катуу абалдагы лазерлер. Лазердик технология жана колдонуу боюнча колдонмодо (III том). CRC Press.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Лазердик физика. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Лазердик негиздер. Кембридж университетинин басмасы.
Посттун убактысы: 27-2023-ж