გამოიწერეთ ჩვენი სოციალური მედია სწრაფი პოსტისთვის
ლაზერები, თანამედროვე ტექნოლოგიების ქვაკუთხედი, ისეთივე მომხიბვლელია, როგორც რთული. მათ გულში დევს კომპონენტების სიმფონია, რომლებიც მუშაობენ უნისონში თანმიმდევრული, გაძლიერებული სინათლის შესაქმნელად. ეს ბლოგი იკვლევს ამ კომპონენტების სირთულეებს, მხარდაჭერილი სამეცნიერო პრინციპებითა და განტოლებებით, რათა უზრუნველყოს ლაზერული ტექნოლოგიის უფრო ღრმა გაგება.
გაფართოებული შეხედულებები ლაზერული სისტემის კომპონენტებზე: ტექნიკური პერსპექტივა პროფესიონალებისთვის
| კომპონენტი | ფუნქცია | მაგალითები |
| მოიპოვეთ საშუალო | გამაძლიერებელი საშუალება არის მასალა ლაზერში, რომელიც გამოიყენება სინათლის გასაძლიერებლად. ეს ხელს უწყობს სინათლის გაძლიერებას პოპულაციის ინვერსიის და სტიმულირებული ემისიის პროცესში. გამაძლიერებლის არჩევანი განსაზღვრავს ლაზერის გამოსხივების მახასიათებლებს. | მყარი მდგომარეობის ლაზერები: მაგ., Nd:YAG (ნეოდიმი დოპირებული იტრიუმის ალუმინის ბროწეული), გამოიყენება სამედიცინო და სამრეწველო პროგრამებში.გაზის ლაზერები: მაგ., CO2 ლაზერები, გამოიყენება ჭრისა და შედუღებისთვის.ნახევარგამტარული ლაზერები:მაგ., ლაზერული დიოდები, რომლებიც გამოიყენება ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციაში და ლაზერულ მაჩვენებლებში. |
| სატუმბი წყარო | სატუმბი წყარო ენერგიას აძლევს გამაძლიერებელ გარემოს მოსახლეობის ინვერსიის მისაღწევად (ენერგიის წყარო პოპულაციის ინვერსიისთვის), რაც ლაზერის მუშაობის საშუალებას იძლევა. | ოპტიკური ტუმბო: ინტენსიური სინათლის წყაროების გამოყენება, როგორიცაა ნათურები მყარი მდგომარეობის ლაზერების გადასატუმბლად.ელექტრო სატუმბი: გაზის აგზნება გაზის ლაზერებში ელექტრული დენის მეშვეობით.ნახევარგამტარული სატუმბი: ლაზერული დიოდების გამოყენება მყარი მდგომარეობის ლაზერული საშუალების დასატუმბად. |
| ოპტიკური ღრუ | ოპტიკური ღრუ, რომელიც შედგება ორი სარკისგან, ასახავს სინათლეს, რათა გაზარდოს სინათლის ბილიკის სიგრძე გამაძლიერებელ გარემოში, რითაც აძლიერებს სინათლის გაძლიერებას. ის უზრუნველყოფს უკუკავშირის მექანიზმს ლაზერული გაძლიერებისთვის, სინათლის სპექტრული და სივრცითი მახასიათებლების შერჩევაში. | პლანურ-პლანარული ღრუ: გამოიყენება ლაბორატორიულ კვლევებში, მარტივი სტრუქტურა.პლანზე ჩაზნექილი ღრუ: გავრცელებულია სამრეწველო ლაზერებში, უზრუნველყოფს მაღალი ხარისხის სხივებს. ბეჭდის ღრუ: გამოიყენება რგოლის ლაზერების სპეციფიკურ დიზაინში, როგორიცაა რგოლის გაზის ლაზერები. |
მოგების საშუალება: კვანტური მექანიკისა და ოპტიკური ინჟინერიის კავშირი
კვანტური დინამიკა მოგების გარემოში
გამაძლიერებელი საშუალება არის სინათლის გაძლიერების ფუნდამენტური პროცესი, ფენომენი, რომელიც ღრმად არის ფესვგადგმული კვანტურ მექანიკაში. ენერგეტიკულ მდგომარეობებსა და ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება გარემოში რეგულირდება სტიმულირებული ემისიის და მოსახლეობის ინვერსიის პრინციპებით. სინათლის ინტენსივობის (I), საწყისი ინტენსივობის (I0), გარდამავალი კვეთის (σ21) და ნაწილაკების რიცხვებს შორის კრიტიკული კავშირი ორ ენერგეტიკულ დონეზე (N2 და N1) აღწერილია I = I0e^ განტოლებით. (σ21(N2-N1)L). პოპულაციის ინვერსიის მიღწევა, სადაც N2 > N1, აუცილებელია ამპლიფიკაციისთვის და არის ლაზერული ფიზიკის ქვაკუთხედი.1].
სამი დონის წინააღმდეგ ოთხდონიანი სისტემები
პრაქტიკულ ლაზერულ დიზაინში ჩვეულებრივ გამოიყენება სამ დონის და ოთხდონიანი სისტემები. სამ დონის სისტემები, თუმცა უფრო მარტივია, მეტ ენერგიას მოითხოვს მოსახლეობის ინვერსიის მისაღწევად, რადგან ქვედა ლაზერული დონე არის ძირითადი მდგომარეობა. ოთხდონიანი სისტემები, მეორე მხრივ, გვთავაზობენ უფრო ეფექტურ გზას მოსახლეობის ინვერსიისკენ, ენერგიის მაღალი დონისგან სწრაფი არარადიაციული დაშლის გამო, რაც მათ უფრო გავრცელებულს ხდის თანამედროვე ლაზერულ აპლიკაციებში.2].
Is ერბიუმ-დოპირებული მინამოგების საშუალება?
დიახ, ერბიუმ-დოპირებული მინა მართლაც არის გამაძლიერებელი საშუალება, რომელიც გამოიყენება ლაზერულ სისტემებში. ამ კონტექსტში, „დოპინგი“ გულისხმობს მინაში გარკვეული რაოდენობის ერბიუმის იონების (Er3⁺) დამატების პროცესს. ერბიუმი იშვიათი დედამიწის ელემენტია, რომელსაც შუშის მასპინძელში ჩართვისას შეუძლია ეფექტურად გააძლიეროს შუქი სტიმულირებული ემისიის საშუალებით, რაც ლაზერის მუშაობის ფუნდამენტური პროცესია.
ერბიუმ-დოპირებული მინა განსაკუთრებით აღსანიშნავია ბოჭკოვანი ლაზერებისა და ბოჭკოვანი გამაძლიერებლების გამოყენებისთვის, განსაკუთრებით სატელეკომუნიკაციო ინდუსტრიაში. ის კარგად შეეფერება ამ აპლიკაციებს, რადგან ის ეფექტურად აძლიერებს შუქს ტალღის სიგრძეზე დაახლოებით 1550 ნმ, რაც არის ტალღის ძირითადი სიგრძე ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციებში მისი დაბალი დანაკარგის გამო სტანდარტული სილიციუმის ბოჭკოებში.
Theერბიუმიიონები შთანთქავენ ტუმბოს სინათლეს (ხშირად ალაზერული დიოდი) და აღფრთოვანებულნი არიან უმაღლესი ენერგეტიკული მდგომარეობებით. როდესაც ისინი უბრუნდებიან დაბალ ენერგეტიკულ მდგომარეობას, ისინი ასხივებენ ფოტონებს ლაზერული ტალღის სიგრძეზე, რაც ხელს უწყობს ლაზერის პროცესს. ეს ხდის ერბიუმ-დოპირებულ მინას ეფექტურ და ფართოდ გამოყენებად მოსაპოვებელ საშუალებად სხვადასხვა ლაზერულ და გამაძლიერებელ დიზაინში.
დაკავშირებული ბლოგები: სიახლე - ერბიუმ-დოპირებული მინა: მეცნიერება და აპლიკაციები
სატუმბი მექანიზმები: მამოძრავებელი ძალა ლაზერების უკან
მრავალფეროვანი მიდგომები მოსახლეობის ინვერსიის მისაღწევად
სატუმბი მექანიზმის არჩევანი გადამწყვეტია ლაზერის დიზაინში, რომელიც გავლენას ახდენს ყველაფერზე ეფექტურობიდან გამომავალი ტალღის სიგრძემდე. ოპტიკური ტუმბო, გარე სინათლის წყაროების გამოყენებით, როგორიცაა ნათურები ან სხვა ლაზერები, გავრცელებულია მყარი მდგომარეობისა და საღებავის ლაზერებში. ელექტრული განმუხტვის მეთოდები ჩვეულებრივ გამოიყენება გაზის ლაზერებში, ხოლო ნახევარგამტარული ლაზერები ხშირად იყენებენ ელექტრონის ინექციას. ამ სატუმბი მექანიზმების ეფექტურობა, განსაკუთრებით დიოდური ტუმბოს მყარი მდგომარეობის ლაზერებში, იყო ბოლო კვლევების მნიშვნელოვანი აქცენტი, რომელიც გთავაზობთ უფრო მაღალ ეფექტურობას და კომპაქტურობას.3].
ტექნიკური მოსაზრებები ტუმბოს ეფექტურობაში
სატუმბი პროცესის ეფექტურობა არის ლაზერული დიზაინის კრიტიკული ასპექტი, რომელიც გავლენას ახდენს მთლიან შესრულებაზე და გამოყენების ვარგისიანობაზე. მყარი მდგომარეობის ლაზერებში, ნათურებსა და ლაზერულ დიოდებს შორის არჩევანი ტუმბოს წყაროდ შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს სისტემის ეფექტურობაზე, თერმულ დატვირთვაზე და სხივის ხარისხზე. მაღალი სიმძლავრის, მაღალი ეფექტურობის ლაზერული დიოდების შემუშავებამ მოახდინა რევოლუცია DPSS ლაზერულ სისტემებში, რაც უფრო კომპაქტური და ეფექტური დიზაინის საშუალებას იძლევა[4].
ოპტიკური ღრუ: ლაზერის სხივის ინჟინერია
ღრუს დიზაინი: ფიზიკისა და ინჟინერიის ბალანსირების აქტი
ოპტიკური ღრუ, ანუ რეზონატორი, არ არის მხოლოდ პასიური კომპონენტი, არამედ ლაზერის სხივის ფორმირების აქტიური მონაწილე. ღრუს დიზაინი, სარკეების მრუდისა და განლაგების ჩათვლით, გადამწყვეტ როლს ასრულებს ლაზერის სტაბილურობის, რეჟიმის სტრუქტურისა და გამომუშავების განსაზღვრაში. ღრუ უნდა იყოს დაპროექტებული ისე, რომ გაზარდოს ოპტიკური მომატება დანაკარგების მინიმუმამდე შემცირებისას, გამოწვევა, რომელიც აერთიანებს ოპტიკურ ინჟინერიას ტალღის ოპტიკასთან.5.
რხევის პირობები და რეჟიმის შერჩევა
იმისათვის, რომ მოხდეს ლაზერული რხევა, საშუალების მიერ მოწოდებული მომატება უნდა აღემატებოდეს ღრუში არსებულ დანაკარგებს. ეს მდგომარეობა, თანმიმდევრული ტალღის სუპერპოზიციის მოთხოვნასთან ერთად, კარნახობს, რომ მხარდაჭერილი იყოს მხოლოდ გარკვეული გრძივი რეჟიმი. რეჟიმის მანძილი და რეჟიმის მთლიან სტრუქტურაზე გავლენას ახდენს ღრუს ფიზიკური სიგრძე და გამაძლიერებელი გარემოს რეფრაქციული ინდექსი.6].
დასკვნა
ლაზერული სისტემების დიზაინი და ექსპლუატაცია მოიცავს ფიზიკისა და ინჟინერიის პრინციპების ფართო სპექტრს. კვანტური მექანიკიდან, რომელიც მართავს გამაძლიერებელ გარემოს ოპტიკური ღრუს რთულ ინჟინერიამდე, ლაზერული სისტემის თითოეული კომპონენტი სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მის საერთო ფუნქციონირებაში. ამ სტატიამ შემოგვთავაზა ლაზერული ტექნოლოგიის რთული სამყაროს მიმოხილვა, გვთავაზობს შეხედულებებს, რომლებიც ეხმიანება დარგის პროფესორებისა და ოპტიკური ინჟინრების მოწინავე გაგებას.
ცნობები
- 1. Siegman, AE (1986). ლაზერები. უნივერსიტეტის სამეცნიერო წიგნები.
- 2. Svelto, O. (2010). ლაზერების პრინციპები. სპრინგერი.
- 3. Koechner, W. (2006). მყარი მდგომარეობის ლაზერული ინჟინერია. სპრინგერი.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). დიოდური ტუმბოიანი მყარი მდგომარეობის ლაზერები. ლაზერული ტექნოლოგიებისა და აპლიკაციების სახელმძღვანელოში (ტ. III). CRC პრესა.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). ლაზერული ფიზიკა. უილი.
- 6. სილფვასტი, WT (2004). ლაზერული საფუძვლები. კემბრიჯის უნივერსიტეტის გამოცემა.
გამოქვეყნების დრო: ნოე-27-2023