Лазердин негизги иштөө принциби (стимуляцияланган нурлануу аркылуу жарыкты күчөтүү) стимулдаштырылган жарык чыгаруу кубулушуна негизделген. Бир катар так конструкциялар жана түзүлүштөр аркылуу лазерлер жогорку когеренттүүлүккө, монохроматтыкка жана жарыктыкка ээ нурларды пайда кылат. Лазерлер заманбап технологияларда, анын ичинде байланыш, медицина, өндүрүш, өлчөө жана илимий изилдөөлөр сыяктуу тармактарда кеңири колдонулат. Алардын жогорку натыйжалуулугу жана так башкаруу мүнөздөмөлөрү аларды көптөгөн технологиялардын негизги компонентине айлантат. Төмөндө лазерлердин иштөө принциптеринин жана ар кандай типтеги лазерлердин механизмдеринин кеңири түшүндүрмөсү келтирилген.
1. Стимулдаштырылган эмиссия
Стимулдаштырылган эмиссиялазердик генерациянын негизги принциби болуп саналат, аны биринчи жолу 1917-жылы Эйнштейн сунуштаган. Бул кубулуш жарык менен дүүлүккөн абалдагы заттын өз ара аракеттешүүсү аркылуу когеренттүү фотондордун кантип пайда болорун сүрөттөйт. Стимулданган эмиссияны жакшыраак түшүнүү үчүн, келгиле, стихиялуу эмиссиядан баштайлы:
Өзүнөн-өзү пайда болгон эмиссияАтомдордо, молекулаларда же башка микроскопиялык бөлүкчөлөрдө электрондор тышкы энергияны (мисалы, электрдик же оптикалык энергияны) сиңирип, дүүлүккөн абал деп аталган жогорку энергия деңгээлине өтө алышат. Бирок, дүүлүккөн абалдагы электрондор туруксуз жана кыска убакыттан кийин акыры негизги абал деп аталган төмөнкү энергия деңгээлине кайтып келишет. Бул процессте электрон фотонду бөлүп чыгарат, ал спонтандык эмиссия болуп саналат. Мындай фотондор жыштык, фаза жана багыт жагынан кокустук мүнөзгө ээ жана ошондуктан когеренттүүлүккө ээ эмес.
Стимулдаштырылган эмиссияСтимулданган эмиссиянын ачкычы, дүүлүккөн абалдагы электрон өткөөл энергиясына дал келген энергиясы бар фотон менен кездешкенде, фотон жаңы фотонду бөлүп чыгарып жатып, электронду баштапкы абалына кайтууга түрткү бере алат. Жаңы фотон жыштыгы, фазасы жана таралуу багыты боюнча баштапкы фотонго окшош, натыйжада когеренттүү жарык пайда болот. Бул кубулуш фотондордун санын жана энергиясын бир топ күчөтөт жана лазерлердин негизги механизми болуп саналат.
Стимулдаштырылган эмиссиянын оң кайтарым байланышынын таасириЛазерлерди долбоорлоодо стимулдаштырылган нурлануу процесси бир нече жолу кайталанат жана бул оң кайтарым байланыш эффектиси фотондордун санын экспоненциалдуу түрдө көбөйтө алат. Резонанстык көңдөйдүн жардамы менен фотондордун когеренттүүлүгү сакталат жана жарык шоолунун интенсивдүүлүгү тынымсыз жогорулайт.
2. Орточо күч
Theорточо күчлазердеги фотондордун күчөтүлүшүн жана лазердин чыгышын аныктоочу негизги материал. Ал стимулданган нурлануунун физикалык негизи болуп саналат жана анын касиеттери лазердин жыштыгын, толкун узундугун жана чыгыш кубаттуулугун аныктайт. Күчөтүүчү чөйрөнүн түрү жана мүнөздөмөлөрү лазердин колдонулушуна жана иштешине түздөн-түз таасир этет.
Козголуу механизмиКүчөтүүчү чөйрөдөгү электрондор тышкы энергия булагы тарабынан жогорку энергия деңгээлине чейин дүүлүктүрүлүшү керек. Бул процесс, адатта, тышкы энергия менен камсыздоо системалары аркылуу ишке ашырылат. Жалпы дүүлүктүрүү механизмдерине төмөнкүлөр кирет:
Электр насосуЭлектр тогун колдонуу менен күчөтүүчү чөйрөдөгү электрондорду козгоо.
Оптикалык насостукЖарык булагы (мисалы, жаркылдак лампа же башка лазер) менен чөйрөнү козгоо.
Энергия деңгээли системасыКүчөтүүчү чөйрөдөгү электрондор, адатта, белгилүү бир энергия деңгээлдеринде бөлүштүрүлөт. Эң кеңири таралгандары:эки деңгээлдүү системаларжанатөрт деңгээлдүү системаларЖөнөкөй эки деңгээлдүү системада электрондор негизги абалдан дүүлүккөн абалга өтүп, андан кийин стимулдаштырылган эмиссия аркылуу негизги абалга кайтып келет. Төрт деңгээлдүү системада электрондор ар кандай энергия деңгээлдеринин ортосунда татаалыраак өтүүлөргө дуушар болушат, бул көбүнчө жогорку натыйжалуулукка алып келет.
Күчөтүүчү медианын түрлөрү:
Газдын орточо өсүшүМисалы, гелий-неон (He-Ne) лазерлери. Газды күчөтүүчү чөйрөлөр туруктуу чыгышы жана туруктуу толкун узундугу менен белгилүү жана лабораторияларда стандарттуу жарык булактары катары кеңири колдонулат.
Суюктуктун орточо көлөмүМисалы, боёк лазерлери. Боёк молекулалары ар кандай толкун узундуктарында жакшы дүүлүктүрүү касиеттерине ээ, бул аларды жөнгө салынуучу лазерлер үчүн идеалдуу кылат.
Катуу өсүш орточоМисалы, Nd (неодим менен легирленген иттрий алюминий гранаты) лазерлери. Бул лазерлер абдан натыйжалуу жана кубаттуу, ошондой эле өнөр жайлык кесүүдө, ширетүүдө жана медициналык колдонмолордо кеңири колдонулат.
Жарым өткөргүчтүн күчөтүү ортосуМисалы, галлий арсениди (GaAs) материалдары байланыш жана лазердик диоддор сыяктуу оптоэлектрондук түзүлүштөрдө кеңири колдонулат.
3. Резонатор көңдөйү
Theрезонатор көңдөйүкайтарым байланыш жана күчөтүү үчүн колдонулган лазердин структуралык компоненти болуп саналат. Анын негизги функциясы - стимулдаштырылган нурлануу аркылуу пайда болгон фотондордун санын көңдөйдүн ичинде чагылдыруу жана күчөтүү аркылуу көбөйтүү, ошону менен күчтүү жана фокусталган лазердик чыгарууну түзүү.
Резонатор көңдөйүнүн түзүлүшүАл, адатта, эки параллель күзгүдөн турат. Бири толугу менен чагылдыруучу күзгү, ал ... деп аталат.арткы күзгү, ал эми экинчиси жарым-жартылай чагылдыруучу күзгү, ал ... деп аталатчыгаруу күзгүсүФотондор көңдөйдүн ичинде алдыга жана артка чагылышат жана күчөтүүчү чөйрө менен өз ара аракеттенүү аркылуу күчөйт.
Резонанстык абалРезонатор көңдөйүнүн дизайны белгилүү бир шарттарга жооп бериши керек, мисалы, фотондордун көңдөйдүн ичинде туруп толкундарды пайда кылышын камсыз кылуу. Бул көңдөйдүн узундугу лазердин толкун узундугуна эсе болушун талап кылат. Бул шарттарга жооп берген жарык толкундары гана көңдөйдүн ичинде натыйжалуу күчөтүлүшү мүмкүн.
Чыгаруу нуруЖарым-жартылай чагылдыруучу күзгү күчөтүлгөн жарык нурунун бир бөлүгүнүн өтүшүнө мүмкүндүк берет, бул лазердин чыгуучу нурун түзөт. Бул нур жогорку багыттуулукка, когеренттүүлүккө жана монохроматтуулукка ээ..
Эгер сиз көбүрөөк билгиңиз келсе же лазерлерге кызыксаңыз, биз менен байланышыңыз:
Лумиспотт
Дареги: Кытай, 214000, Уси, Сишан району, Фурун 3-жол, №99, 4-имарат
Тел: + 86-0510 87381808.
Уюлдук телефон: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Вебсайт: www.lumispot-tech.com
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 18-сентябры