Лазердин негизги иштөө принциби

Лазердин негизги иштөө принциби (Жарыктын стимулданган нурлануу аркылуу күчөтүлүшү) жарыктын стимулданган эмиссия кубулушуна негизделген. Бир катар так конструкциялар жана структуралар аркылуу лазерлер жогорку когеренттүүлүк, монохроматтуулук жана жарыктык менен нурларды жаратат. Лазердер заманбап технологияда, анын ичинде байланыш, медицина, өндүрүш, өлчөө жана илимий изилдөө сыяктуу тармактарда кеңири колдонулат. Алардын жогорку натыйжалуулугу жана так башкаруу мүнөздөмөлөрү аларды көптөгөн технологиялардын негизги компоненти кылат. Төмөндө лазердин иштөө принциптери жана лазердин ар кандай түрлөрүнүн механизмдери жөнүндө кеңири түшүндүрмө берилген.

1. Стимулданган эмиссия

Стимулдашкан эмиссиябиринчи жолу 1917-жылы Эйнштейн тарабынан сунуш кылынган лазердик генерациянын негизги принциби. Бул кубулуш жарык жана дүүлүккөн абалдагы материянын өз ара аракеттенүүсү аркылуу канчалык когеренттүү фотондор пайда болоорун сүрөттөйт. Стимулдалган эмиссияны жакшыраак түшүнүү үчүн, келгиле, стихиялуу эмиссиядан баштайлы:

Спонтандык эмиссия: Атомдордо, молекулаларда же башка микроскопиялык бөлүкчөлөрдөгү электрондор тышкы энергияны (мисалы, электрдик же оптикалык энергияны) өзүнө сиңирип, толкунданган абал деп аталган жогорку энергия деңгээлине өтө алат. Бирок, толкунданган абалдагы электрондор туруксуз жана акырында кыска мөөнөттөн кийин негизги абал деп аталган төмөнкү энергетикалык деңгээлге кайтып келишет. Бул процесстин жүрүшүндө электрон өзүнөн-өзү жарык берүүчү фотонду чыгарат. Мындай фотондор жыштык, фаза жана багыт жагынан туш келди, ошондуктан когеренттүүлүк жок.

Стимулдашкан эмиссия: Стимулдаштырылган эмиссиянын ачкычы, толкунданган абалдагы электрон анын өтүү энергиясына дал келген энергиясы бар фотонго жолукканда, фотон жаңы фотонду бөлүп чыгарып, электронду негизги абалга кайтарууга түрткү бере алат. Жаңы фотон жыштыгы, фазасы жана таралуу багыты боюнча оригиналдуу фотон менен бирдей, натыйжада когеренттүү жарык пайда болот. Бул кубулуш фотондордун санын жана энергиясын олуттуу көбөйтөт жана лазерлердин негизги механизми болуп саналат.

Стимулдаштырылган эмиссиянын оң пикир эффектиси: Лазерлерди долбоорлоодо стимулданган эмиссия процесси бир нече жолу кайталанат жана бул оң пикир эффектиси фотондордун санын экспоненциалдуу түрдө көбөйтөт. Резонанстык көңдөйдүн жардамы менен фотондордун когеренттүүлүгү сакталып, жарык нурунун интенсивдүүлүгү тынымсыз жогорулайт.

2. Орточо пайда алуу

Theорточо пайдафотондордун күчөшүн жана лазердин чыгышын аныктаган лазердин негизги материалы. Ал стимулданган эмиссиянын физикалык негизи болуп саналат жана анын касиеттери лазердин жыштыгын, толкун узундугун жана чыгуу күчүн аныктайт. Пайдалуу чөйрөнүн түрү жана мүнөздөмөлөрү лазердин колдонулушуна жана иштешине түздөн-түз таасир этет.

дүүлүктүрүүчү механизм: Пайдалуу чөйрөдөгү электрондор тышкы энергия булагы тарабынан жогорку энергия деңгээлине дүүлүктүрүлүшү керек. Бул процесс, адатта, тышкы энергия менен камсыз кылуу системалары аркылуу ишке ашат. Жалпы дүүлүктүрүү механизмдери төмөнкүлөрдү камтыйт:

Электрдик насос: Электр тогун колдонуу аркылуу пайда чөйрөсүндөгү электрондорду дүүлүктүрүү.

Оптикалык насос: Жарык булагы (мисалы, жаркыраган лампа же башка лазер сыяктуу) менен чөйрөнү козгоо.

Энергетикалык деңгээл системасы: Катышуучу чөйрөдөгү электрондор, адатта, белгилүү бир энергия деңгээлинде бөлүштүрүлөт. Эң кеңири тарагандарыэки деңгээлдүү системаларжанатөрт баскычтуу системалар. Жөнөкөй эки деңгээлдүү системада электрондор негизги абалдан дүүлүккөн абалга өтүп, андан кийин стимулданган эмиссия аркылуу негизги абалга кайтып келишет. Төрт деңгээлдүү системада электрондор ар кандай энергетикалык деңгээлдердин ортосунда татаалыраак өтүүгө дуушар болушат, бул көбүнчө эффективдүүлүктү жогорулатат.

Gain медиасынын түрлөрү:

Газдын орточо көлөмү: Мисалы, гелий-неон (He-Ne) лазерлери. Газды пайда кылуучу каражаттар туруктуу чыгышы жана туруктуу толкун узундугу менен белгилүү жана лабораторияларда стандарттуу жарык булактары катары кеңири колдонулат.

Суюктуктун орточо көлөмү: Мисалы, боёк лазер. Боёктун молекулалары ар кандай толкун узундуктарында жакшы дүүлүктүрүүчү касиеттерге ээ, бул аларды жөндөөчү лазерлер үчүн идеалдуу кылат.

Катуу пайда орто: Мисалы, Nd (неодим кошулган иттрий алюминий гранат) лазерлери. Бул лазерлер өтө эффективдүү жана күчтүү жана өнөр жай кесүү, ширетүү жана медициналык колдонмолордо кеңири колдонулат.

Жарым өткөргүчтүн пайда орточо: Мисалы, галлий арсениди (GaAs) материалдары лазердик диоддор сыяктуу байланыш жана оптоэлектрондук приборлордо кеңири колдонулат.

3. Резонатор көңдөйү

Theрезонатордук көңдөйпикир жана күчөтүү үчүн колдонулган лазердин структуралык компоненти болуп саналат. Анын негизги милдети стимулданган эмиссия аркылуу өндүрүлгөн фотондордун санын көңдөйдүн ичинде чагылдыруу жана күчөтүү аркылуу көбөйтүү, ошентип күчтүү жана багытталган лазердин чыгышын түзүү.

Резонатор көңдөйүнүн түзүлүшү: Көбүнчө эки параллелдүү күзгүдөн турат. Алардын бири толугу менен чагылдыруучу күзгү болуп саналатарткы күзгү, ал эми экинчиси жарым-жартылай чагылдыруучу күзгү болуп саналатчыгуу күзгүсү. Фотондор көңдөйдүн ичинде алдыга жана артка чагылышып, пайда чөйрөсү менен өз ара аракеттенүү аркылуу күчөйт.

Резонанстык шарт: Резонатор көңдөйүнүн конструкциясы кээ бир шарттарга жооп бериши керек, мисалы, фотондордун көңдөй ичинде туруктуу толкундарды түзүшүн камсыз кылуу. Бул көңдөй узундугу лазер толкун узундугуна бир эсе көп болушун талап кылат. Бул шарттарга жооп берген жарык толкундары гана көңдөйдүн ичинде эффективдүү күчөтүлүшү мүмкүн.

Output Beam: Жарым-жартылай чагылдыруучу күзгү лазердин чыгыш шооласын түзүп, күчөтүлгөн жарык нурунун бир бөлүгүн өткөрүүгө мүмкүндүк берет. Бул нурдун жогорку багыттуулугу, ырааттуулугу жана монохроматтыгы бар.

Эгерде сиз көбүрөөк билгиңиз келсе же лазерлерге кызыксаңыз, биз менен байланышыңыз:

Lumispot

Дарек: 4-үй, №99 Фуронг 3rd Road, Xishan Dist. Вуси, 214000, Кытай

Тел: + 86-0510 87381808.

Мобилдик телефон: + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

Вебсайт: www.lumispot-tech.com