ლაზერის ძირითადი სამუშაო პრინციპი

ლაზერის ძირითადი სამუშაო პრინციპი (მსუბუქი გამაძლიერებელი გამოსხივების სტიმულირებული ემისიით) ემყარება სინათლის სტიმულირებული ემისიის ფენომენს. ზუსტი დიზაინისა და სტრუქტურების სერიის საშუალებით, ლაზერები წარმოქმნიან სხივებს მაღალი თანმიმდევრულობით, მონოქრომატურობითა და სიკაშკატით. ლაზერები ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ტექნოლოგიაში, მათ შორის ისეთ სფეროებში, როგორიცაა კომუნიკაცია, მედიცინა, წარმოება, გაზომვა და სამეცნიერო კვლევა. მათი მაღალი ეფექტურობა და ზუსტი კონტროლის მახასიათებლები მათ მრავალი ტექნოლოგიის ძირითადი კომპონენტი გახდის. ქვემოთ მოცემულია ლაზერების სამუშაო პრინციპების დეტალური ახსნა და სხვადასხვა ტიპის ლაზერების მექანიზმები.

1. სტიმულირებული ემისია

სტიმულირებული ემისიაარის ფუნდამენტური პრინციპი ლაზერული წარმოქმნის უკან, რომელიც პირველად აინშტაინის მიერ შემოთავაზებულია 1917 წელს. ეს ფენომენი აღწერს, თუ როგორ წარმოიქმნება უფრო თანმიმდევრული ფოტონები მსუბუქი და აღელვებული სახელმწიფოების ურთიერთქმედების გზით. სტიმულირებული ემისიის უკეთ გასაგებად, დავიწყოთ სპონტანური ემისიით:

სპონტანური ემისია: ატომებში, მოლეკულებში, ან სხვა მიკროსკოპულ ნაწილაკებში, ელექტრონებს შეუძლიათ შთანთქას გარე ენერგია (მაგალითად, ელექტრული ან ოპტიკური ენერგია) და გადასვლა უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე, რომელიც ცნობილია როგორც აღელვებული მდგომარეობა. ამასთან, აღელვებული მდგომარეობის ელექტრონები არასტაბილურია და საბოლოოდ დაუბრუნდება ენერგიის დაბალ დონეზე, რომელიც ცნობილია როგორც მიწისქვეშა მდგომარეობა, მოკლე პერიოდის შემდეგ. ამ პროცესის დროს, ელექტრონი ათავისუფლებს ფოტონს, რომელიც სპონტანური ემისიაა. ასეთი ფოტონები შემთხვევითია სიხშირის, ფაზისა და მიმართულების თვალსაზრისით და, შესაბამისად, არ აქვთ თანმიმდევრულობა.

სტიმულირებული ემისია: სტიმულირებული ემისიის გასაღები არის ის, რომ როდესაც აღელვებული სახელმწიფო ელექტრონი ხვდება ფოტონს, რომელსაც ენერგია ემთხვევა მისი გარდამავალი ენერგიით, ფოტონს შეუძლია ელექტრონისკენ უბიძგოს მიწის მდგომარეობაში დაბრუნებას ახალი ფოტონის განთავისუფლებისას. ახალი ფოტონი ორიგინალთან იდენტურია სიხშირის, ფაზისა და გამრავლების მიმართულებით, რის შედეგადაც თანმიმდევრული შუქი ხდება. ეს ფენომენი მნიშვნელოვნად აძლიერებს ფოტონების რაოდენობასა და ენერგიას და წარმოადგენს ლაზერების მთავარ მექანიზმს.

სტიმულირებული ემისიის პოზიტიური უკუკავშირის ეფექტი: ლაზერების დიზაინში, ემისიის სტიმულირებული პროცესი რამდენჯერმე მეორდება, და ამ დადებითმა უკუკავშირმა ეფექტმა შეიძლება ექსპონენტურად გაზარდოს ფოტონების რაოდენობა. რეზონანსული ღრუს დახმარებით შენარჩუნებულია ფოტონების თანმიმდევრულობა, ხოლო სინათლის სხივის ინტენსივობა მუდმივად იზრდება.

2. მოიპოვეთ საშუალო

განსაზღვრული არსაშუალო საშუალებაარის ლაზერის ძირითადი მასალა, რომელიც განსაზღვრავს ფოტონების გაძლიერებას და ლაზერული გამომუშავებას. ეს არის სტიმულირებული ემისიის ფიზიკური საფუძველი, ხოლო მისი თვისებები განსაზღვრავს ლაზერის სიხშირეს, ტალღის სიგრძეს და გამომავალი ენერგიას. მოგების საშუალო ტიპი და მახასიათებლები პირდაპირ გავლენას ახდენს ლაზერის გამოყენებასა და შესრულებაზე.

აგზნების მექანიზმი: მოგების საშუალო ელექტრონები უნდა იყვნენ აღფრთოვანებული ენერგიის უფრო მაღალი დონით გარე ენერგიის წყაროს მიერ. ეს პროცესი ჩვეულებრივ მიიღწევა გარე ენერგიის მიწოდების სისტემებით. საერთო აგზნების მექანიზმებში შედის:

ელექტრო ტუმბო: ამაღელვებელი ელექტრონები მოგების საშუალებებში ელექტრული დენის გამოყენებით.

ოპტიკური სატუმბი: საინტერესო საშუალო მსუბუქი წყაროს (მაგალითად, ფლეშ ნათურა ან სხვა ლაზერი).

ენერგიის დონის სისტემა: მოგების საშუალო ელექტრონები, როგორც წესი, განაწილებულია ენერგიის სპეციფიკურ დონეზე. ყველაზე გავრცელებულიაორ დონის სისტემებიდაოთხი დონის სისტემები. უბრალო ორ დონის სისტემაში, ელექტრონები გადადიან გრუნტის მდგომარეობიდან აღელვებულ მდგომარეობაში და შემდეგ დაბრუნდებიან გრუნტის მდგომარეობაში სტიმულირებული ემისიის საშუალებით. ოთხ დონის სისტემაში, ელექტრონები განიცდიან უფრო რთულ გადასვლებს ენერგიის სხვადასხვა დონეს შორის, რაც ხშირად იწვევს უფრო მაღალ ეფექტურობას.

მოგების მედიის ტიპები:

გაზის მომატება საშუალო: მაგალითად, ჰელიუმ-ნეონის (ჰ-ნე) ლაზერები. გაზის მოპოვების მედია ცნობილია მათი სტაბილური გამომავალი და ფიქსირებული ტალღის სიგრძით და ფართოდ გამოიყენება როგორც სტანდარტული შუქის წყარო ლაბორატორიებში.

თხევადი მომატება საშუალო: მაგალითად, საღებავის ლაზერები. საღებავების მოლეკულებს აქვთ კარგი აგზნების თვისებები სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე, რაც მათ იდეალურ გახდება tunable ლაზერებისთვის.

მყარი მოგების საშუალო: მაგალითად, ND (Neodymium-doped Yttrium aluminum garnet) ლაზერები. ეს ლაზერები ძალიან ეფექტური და ძლიერია და ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო ჭრის, შედუღების და სამედიცინო პროგრამებში.

ნახევარგამტარული მოგების საშუალო: მაგალითად, გალიუმის არსენიდის (GAAS) მასალები ფართოდ გამოიყენება კომუნიკაციისა და ოპტოელექტრონული მოწყობილობებში, როგორიცაა ლაზერული დიოდები.

3. რეზონატორის ღრუს

განსაზღვრული არრეზონატორის ღრუსარის სტრუქტურული კომპონენტი ლაზერში, რომელიც გამოიყენება უკუკავშირისა და გამაძლიერებლად. მისი ძირითადი ფუნქციაა სტიმულირებული ემისიის საშუალებით წარმოქმნილი ფოტონების რაოდენობის გაღრმავება ღრუს შიგნით მათი ასახვით და გაძლიერებით, რითაც წარმოქმნის ძლიერი და ფოკუსირებული ლაზერული გამომუშავებას.

რეზონატორის ღრუს სტრუქტურა: ეს ჩვეულებრივ შედგება ორი პარალელური სარკისგან. ერთი არის სრულად ამრეკლავი სარკე, რომელიც ცნობილია როგორცუკანა სარკედა მეორე არის ნაწილობრივ ამრეკლავი სარკე, რომელიც ცნობილია როგორცგამომავალი სარკე. ფოტონები ასახავს უკან და უკან ღრუსში და გაძლიერებულია მოგების საშუალო ურთიერთქმედებით.

რეზონანსული მდგომარეობა: რეზონატორის ღრუს დიზაინი უნდა აკმაყოფილებდეს გარკვეულ პირობებს, მაგალითად, იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ფოტონები ქმნიან ღრუში მდგარ ტალღებს. ეს მოითხოვს, რომ ღრუს სიგრძე იყოს ლაზერული ტალღის სიგრძის მრავალჯერადი. მხოლოდ მსუბუქი ტალღები, რომლებიც აკმაყოფილებენ ამ პირობებს, შეიძლება ეფექტურად გაძლიერდეს ღრუს შიგნით.

გამომავალი სხივი: ნაწილობრივ ამრეკლავი სარკე საშუალებას აძლევს გამაძლიერებელი შუქის სხივის ნაწილს გაიაროს, შექმნას ლაზერის გამომავალი სხივი. ამ სხივს აქვს მაღალი მიმართულება, თანმიმდევრულობა და მონოქრომულიობა.

თუ გსურთ მეტი გაიგოთ ან დაინტერესებული ხართ ლაზერებით, გთხოვთ, დაგვიკავშირდეთ:

Lumispot

მისამართი: კორპუსი 4 #, .999999 9999, მე -3 გზა, Xishan Dist. Wuxi, 214000, ჩინეთი

ტელ: + 86-0510 87381808.

მობილური: + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

ვებგვერდი: www.lumispot-tech.com