Тез арада жарыялоо үчүн биздин социалдык медиага жазылыңыз
Заманбап технологиянын негизи болгон лазерлер татаалдыгы менен бирге кызыктуу. Алардын өзөгүндө 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 кеңири түшүнүктөр: адистер үчүн техникалык көз караш
| Компонент | Функция | Мисалдар |
| Орточо күч | Күчөтүүчү чөйрө – бул лазердеги жарыкты күчөтүү үчүн колдонулган материал. Ал популяциянын инверсиясы жана стимулдаштырылган эмиссия процесси аркылуу жарыктын күчөшүнө өбөлгө түзөт. Күчөтүүчү чөйрөнү тандоо лазердин нурлануу мүнөздөмөлөрүн аныктайт. | Катуу абалдагы лазерлермисалы, Nd:YAG (неодим менен легирленген иттрий алюминий гранаты), медициналык жана өнөр жайлык колдонмолордо колдонулат.Газ лазерлеримисалы, кесүү жана ширетүү үчүн колдонулган CO2 лазерлери.Жарым өткөргүч лазерлер:мисалы, лазердик диоддор, була-оптикалык байланышта жана лазердик көрсөткүчтөрдө колдонулат. |
| Насос булагы | Насостук булак популяция инверсиясына (популяция инверсиясы үчүн энергия булагы) жетүү үчүн күчөтүүчү чөйрөгө энергия берет, бул лазердик иштөөнү камсыз кылат. | Оптикалык насостукКатуу абалдагы лазерлерди айландыруу үчүн чырактар сыяктуу күчтүү жарык булактарын колдонуу.Электр насосуГаз лазерлериндеги газды электр тогу аркылуу козгоо.Жарым өткөргүчтүү насосторКатуу абалдагы лазердик чөйрөнү сордуруу үчүн лазердик диоддорду колдонуу. |
| Оптикалык көңдөй | Эки күзгүдөн турган оптикалык көңдөй жарыкты чагылдырып, күчөтүүчү чөйрөдөгү жарыктын жолунун узундугун көбөйтөт, ошону менен жарыктын күчөтүлүшүн күчөтөт. Ал лазердик күчөтүү үчүн кайтарым байланыш механизмин камсыз кылат, жарыктын спектрдик жана мейкиндик мүнөздөмөлөрүн тандап алат. | Тегиздик-тегиздик көңдөйЛабораториялык изилдөөлөрдө колдонулат, түзүлүшү жөнөкөй.Тегиздик-чуңкур көңдөйӨнөр жай лазерлеринде кеңири таралган, жогорку сапаттагы нурларды берет. Шакек көңдөйүШакекче газ лазерлери сыяктуу шакекче лазерлердин белгилүү бир конструкцияларында колдонулат. |
Күчөтүү каражаты: Кванттык механика менен оптикалык инженериянын байланышы
Күчөтүү чөйрөсүндөгү кванттык динамика
Күчөтүүчү чөйрө – бул жарыктын күчөтүлүшүнүн негизги процесси жүрүүчү жер, ал кванттык механикада терең тамырлаган кубулуш. Энергия абалдары менен чөйрөнүн ичиндеги бөлүкчөлөрдүн өз ара аракеттенүүсү стимулдаштырылган эмиссия жана популяциянын инверсия принциптери менен жөнгө салынат. Жарыктын интенсивдүүлүгү (I), баштапкы интенсивдүүлүк (I0), өткөөл кесилиш (σ21) жана эки энергия деңгээлиндеги (N2 жана N1) бөлүкчөлөрдүн саны ортосундагы критикалык байланыш I = I0e^(σ21(N2-N1)L теңдемеси менен сүрөттөлөт. N2 > N1 болгон популяциянын инверсиясына жетүү күчөтүү үчүн абдан маанилүү жана лазердик физиканын негизи болуп саналат.1].
Үч деңгээлдүү жана төрт деңгээлдүү системалар
Практикалык лазердик конструкцияларда үч деңгээлдүү жана төрт деңгээлдүү системалар кеңири колдонулат. Үч деңгээлдүү системалар жөнөкөй болгону менен, төмөнкү лазердик деңгээл негизги абал болгондуктан, популяциянын инверсиясына жетүү үчүн көбүрөөк энергияны талап кылат. Башка жагынан алганда, төрт деңгээлдүү системалар жогорку энергия деңгээлинен нурланбаган тез ажыроодон улам популяциянын инверсиясына натыйжалуу жолду сунуштайт, бул аларды заманбап лазердик колдонмолордо кеңири таралган кылат.2].
Is Эрбий кошулган айнекпайда алып келүүчү каражатпы?
Ооба, эрбий менен легирленген айнек чындыгында лазердик системаларда колдонулган күчөтүүчү чөйрөнүн бир түрү. Бул контекстте "легирлөө" айнекке белгилүү бир өлчөмдөгү эрбий иондорун (Er³⁺) кошуу процессин билдирет. Эрбий - бул сейрек кездешүүчү жер элементи, ал айнектин курамына кошулганда, лазердик операциядагы негизги процесс болгон стимулдаштырылган эмиссия аркылуу жарыкты натыйжалуу күчөтө алат.
Эрбий менен легирленген айнек була лазерлеринде жана була күчөткүчтөрүндө, айрыкча телекоммуникация тармагында колдонулгандыгы менен өзгөчө белгилүү. Ал бул колдонмолор үчүн абдан ылайыктуу, анткени ал 1550 нм тегерегиндеги толкун узундуктарында жарыкты натыйжалуу күчөтөт, бул стандарттуу кремний булаларындагы жоготуулары аз болгондуктан, оптикалык була байланышы үчүн негизги толкун узундугу болуп саналат.
Theэрбийиондор насостун жарыгын сиңирип алышат (көбүнчөлазердик диод) жана жогорку энергия абалдарына дүүлүккөн. Алар төмөнкү энергия абалына кайтып келгенде, лазердик толкун узундугунда фотондорду бөлүп чыгарышат, бул лазердик процесске салым кошот. Бул эрбий менен легирленген айнекти ар кандай лазердик жана күчөткүч конструкцияларында натыйжалуу жана кеңири колдонулган күчөтүү чөйрөсүнө айлантат.
Байланыштуу блогдор: Жаңылыктар - Эрбий менен легирленген айнек: Илим жана колдонулуштар
Насостук механизмдер: лазерлердин кыймылдаткыч күчү
Калктын инверсиясына жетүүнүн ар кандай ыкмалары
Лазердик конструкцияда насостук механизмди тандоо абдан маанилүү, ал эффективдүүлүктөн баштап чыгуучу толкун узундугуна чейин баарына таасир этет. Фонарь же башка лазерлер сыяктуу тышкы жарык булактарын колдонуу менен оптикалык насостоо катуу абалдагы жана боёк лазерлеринде кеңири таралган. Электрдик разряддоо ыкмалары көбүнчө газ лазерлеринде колдонулат, ал эми жарым өткөргүч лазерлер көбүнчө электрондук инъекцияны колдонушат. Бул насостук механизмдердин, айрыкча диод менен насостолгон катуу абалдагы лазерлердин эффективдүүлүгү акыркы изилдөөлөрдө маанилүү багыт болуп, жогорку эффективдүүлүктү жана компакттуулукту сунуштайт.3].
Соргучтун натыйжалуулугундагы техникалык эске алуулар
Соргуч процессинин натыйжалуулугу лазердик дизайндын маанилүү аспектиси болуп саналат, ал жалпы иштөөгө жана колдонууга ылайыктуулугуна таасир этет. Катуу абалдагы лазерлерде чырактарды жана лазердик диоддорду насос булагы катары тандоо системанын натыйжалуулугуна, жылуулук жүктөмүнө жана нурдун сапатына олуттуу таасир этиши мүмкүн. Жогорку кубаттуулуктагы, жогорку эффективдүү лазердик диоддордун өнүгүшү DPSS лазердик системаларында революция жасап, компакттуу жана натыйжалуу дизайндарды түзүүгө мүмкүндүк берди.4].
Оптикалык көңдөй: Лазер нурун инженериялоо
Көңдөйдүн дизайны: Физика менен инженериянын тең салмактуу актысы
Оптикалык көңдөй же резонатор жөн гана пассивдүү компонент эмес, лазер нурун калыптандыруунун активдүү катышуучусу. Көңдөйдүн дизайны, анын ичинде күзгүлөрдүн ийрилиги жана жайгашуусу, лазердин туруктуулугун, режимдик түзүлүшүн жана чыгышын аныктоодо чечүүчү ролду ойнойт. Көңдөй жоготууларды минималдаштыруу менен бирге оптикалык күчтү жогорулатуу үчүн иштелип чыгышы керек, бул оптикалык инженерияны толкун оптикасы менен айкалыштырган кыйынчылык.5.
Термелүү шарттары жана режимди тандоо
Лазердик термелүү пайда болушу үчүн, чөйрө тарабынан камсыз кылынган күчөтүү коңгуроонун ичиндеги жоготуулардан ашып кетиши керек. Бул шарт, когеренттүү толкун суперпозициясынын талабы менен бирге, белгилүү бир узунунан кеткен режимдер гана колдоого алынарын белгилейт. Мод аралыгы жана жалпы режимдин түзүлүшү коңгуроонун физикалык узундугуна жана күчөтүү чөйрөсүнүн сынуу көрсөткүчүнө таасир этет.6].
Жыйынтык
Лазердик системаларды долбоорлоо жана иштетүү физиканын жана инженердик принциптердин кеңири спектрин камтыйт. Күчөтүүчү чөйрөнү башкарган кванттык механикадан баштап, оптикалык көңдөйдүн татаал инженериясына чейин, лазердик системанын ар бир компоненти анын жалпы функционалдуулугунда маанилүү ролду ойнойт. Бул макала лазердик технологиянын татаал дүйнөсүнө көз чаптырып, тармактагы профессорлордун жана оптикалык инженерлердин алдыңкы түшүнүгүнө шайкеш келген түшүнүктөрдү сунуштайт.
Шилтемелер
- 1. Siegman, AE (1986). Лазерлер. Университеттин илимий китептери.
- 2. Свелто, О. (2010). Лазерлердин принциптери. Springer.
- 3. Кохнер, В. (2006). Катуу абалдагы лазердик инженерия. Springer.
- 4. Пайпер, Ж.А. жана Милдрен, Р.П. (2014). Диод менен сордурулган катуу абалдагы лазерлер. Лазердик технологиялар жана колдонмолор боюнча колдонмодо (III том). CRC Press.
- 5. Милонни, П.В. жана Эберли, Ж.Х. (2010). Лазердик физика. Уайли.
- 6. Сильфваст, В.Т. (2004). Лазердин негиздери. Кембридж университетинин басмаканасы.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 27-ноябры