Kāds ir lāzera darbības princips un darbība?

KāLāzeriDarbs

Izņemot brīvo elektronu lāzerus, visu veidu lāzeru darbības pamatprincips ir vienāds. Lāzera ģenerēšanas būtiski nosacījumi ir daļiņu skaita inversija un ieguvums, kas ir lielāks par zudumu, tāpēc ierīces būtiskās sastāvdaļas ir ierosmes (vai sūknēšanas) avots un darba vide ar metastabilu enerģijas līmeni. Uzbudinājums ir darba vides ierosināšana ierosinātā stāvoklī pēc ārējās enerģijas absorbcijas, radot apstākļus daļiņu populācijas inversijas realizēšanai un uzturēšanai. Ierosināšanas metodes ietver optisko ierosmi, elektrisko ierosmi, ķīmisko ierosmi un kodolenerģijas ierosmi.

Darba vides metastabilais enerģijas līmenis padara stimulēto starojumu dominējošu, tādējādi realizējot gaismas pastiprināšanos. Kopējā lāzera sastāvdaļa ir rezonators, bet rezonators (skat. optisko rezonatoru) nav būtiska sastāvdaļa. Rezonators var nodrošināt, ka fotoniem dobumā ir konsekventa frekvence, fāze un darbības virziens, lai lāzeram būtu laba virzība un saskaņotība. Turklāt tas var ļoti labi saīsināt darba vielas garumu, kā arī var pielāgot ģenerētās lāzera gaismas režīmu, mainot rezonanses dobuma garumu (tas ir, režīma izvēli), tāpēc parasti lāzeriem ir rezonanses dobums.

Lāzeri parasti sastāv no trim daļām:

1. Darba viela:lāzera kodolu, kā lāzera darba vielu var izmantot tikai vielu, kas spēj panākt enerģijas līmeņa pāreju.

2. Enerģijas veicināšana:Tās funkcija ir dot enerģiju darba vielai un ierosināt atomus no zema enerģijas līmeņa uz augsta enerģijas līmeņa ārējo enerģiju. Parasti var būt gaismas enerģija, siltumenerģija, elektriskā enerģija, ķīmiskā enerģija un tā tālāk.

3. Optiskās rezonanses dobums:Pirmā funkcija ir panākt, lai darba vielas stimulētais starojums turpinātos; otrs ir nepārtraukti paātrināt fotonus; trešais ir ierobežot lāzera izvades virzienu. Vienkāršākais optiskais rezonators sastāv no diviem paralēliem spoguļiem, kas novietoti abos HeNe lāzera galos. Kad daži neona atomi pāriet starp diviem enerģijas līmeņiem, kas ir sasnieguši daļiņu skaita inversiju, un izstaro fotonus paralēli lāzera virzienam, šie fotoni tiks atspoguļoti uz priekšu un atpakaļ starp diviem spoguļiem, tādējādi nepārtraukti radot stimulētu starojumu. tiek ražots diezgan spēcīgs lāzers.

Tīro un spektrāli stabilo gaismu, ko izstaro lāzeri, var izmantot daudzos veidos

Rubīna lāzers:Sākotnējais lāzers bija rubīns, ko ierosināja spilgti mirgojoša spuldze, un ražotais lāzers bija "impulsu lāzers", nevis nepārtraukts vienmērīgs stars. Šī lāzera radītā gaismas ātruma kvalitāte būtiski atšķiras no lāzera, ko ražo šodien lietojamās lāzerdiodes. Šī intensīvā gaismas emisija, kas ilgst tikai dažas nanosekundes, ir ideāli piemērota, lai tvertu viegli kustīgus objektus, piemēram, hologrāfiskus cilvēku portretus. Pirmais lāzerportrets dzimis 1967. gadā. Rubīna lāzeriem ir nepieciešami dārgi rubīni, un tie rada tikai īsus gaismas impulsus.

He-Ne lāzers:1960. gadā zinātnieki Ali Javans, Viljams R. Brennets jaunākais un Donalds Heriots izstrādāja He-Ne lāzeru. Tas bija pirmais gāzes lāzers, aprīkojuma veids, ko parasti izmanto hologrāfiskie fotogrāfi. Divas priekšrocības: 1. Tiek ģenerēta nepārtraukta lāzera izvade; 2. Gaismas ierosināšanai nav nepieciešama zibspuldzes spuldze, un gāzi ierosina elektrība.

Lāzera diode:Lāzera diode ir viens no šobrīd visbiežāk izmantotajiem lāzeriem. Elektronu un caurumu spontānas rekombinācijas parādību abās diodes PN savienojuma pusēs, lai izstarotu gaismu, sauc par spontānu emisiju. Kad spontānās emisijas radītie fotoni iziet cauri pusvadītājam, kad tie nonāk tuvu emitētajiem elektronu caurumu pāriem, tos var stimulēt rekombinēties, lai radītu jaunus fotonus, kas izraisa ierosināto nesēju rekombināciju, lai emitētu jaunus fotonus. Parādību sauc par stimulētu. emisija.

Ja ievadītā strāva ir pietiekami liela, veidojas nesēja sadalījums, kas ir pretējs termiskajam līdzsvara stāvoklim, tas ir, daļiņu populācija ir apgriezta. Ja liels skaits nesēju aktīvajā slānī tiek apgriezti, neliels daudzums spontāna starojuma radītu fotonu radīs inducētu starojumu, jo abos rezonatora galos notiek savstarpēja atstarošana, kā rezultātā rodas pozitīva frekvences selektīvās rezonanses atgriezeniskā saite vai iegūt noteiktai frekvencei. Ja pastiprinājums ir lielāks par absorbcijas zudumu, no PN savienojuma - lāzera var izstarot koherentu gaismu ar labām spektra līnijām. Lāzerdiožu izgudrojums ir padarījis lāzera lietojumus strauji populārus, un pastāvīgi tiek izstrādātas un popularizētas dažādas lietojumprogrammas, piemēram, informācijas skenēšana, optisko šķiedru komunikācija, lāzera attāluma noteikšana, lāzera radars, lāzerdiski, lāzera norādes, lielveikalu maksājumu iekasēšana utt.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.