Основний принцип роботи лазера (посилення світла за допомогою стимульованого випромінювання) заснований на явищі стимульованого випромінювання світла. Через низку точних конструкцій та структур лазери генерують балки з високою узгодженістю, монохроматичності та яскравості. Лазери широко використовуються в сучасних технологіях, у тому числі в таких галузях, як комунікація, медицина, виготовлення, вимірювання та наукові дослідження. Їх висока ефективність та точні характеристики контролю роблять їх основним компонентом багатьох технологій. Нижче наведено детальне пояснення принципів роботи лазерів та механізмів різних типів лазерів.
1. Стимульована випромінювання
Стимульовано викидиє основним принципом, що стоїть за лазерним генерацією, вперше запропонованим Ейнштейном у 1917 році. Це явище описує, наскільки більш цілісні фотони виробляються через взаємодію між світлим та збудженим станом. Щоб краще зрозуміти стимульоване випромінювання, почнемо зі спонтанного випромінювання:
Спонтанне викиди: У атомах, молекулах або інших мікроскопічних частинках електрони можуть поглинати зовнішню енергію (наприклад, електричну або оптичну енергію) та переходити до більш високого рівня енергії, відомий як збуджений стан. Однак електрони збудженого стану нестабільні і врешті-решт повернуться до нижчого рівня енергії, відомого як ґрунтовий стан після короткого періоду. Під час цього процесу електрон випускає фотон, який є спонтанним випромінюванням. Такі фотони є випадковими з точки зору частоти, фази та напрямку, і, таким чином, не мають узгодженості.
Стимульовано викиди: Ключ до стимульованої випромінювання полягає в тому, що коли електронний сигнал збудженого стану стикається з фотоном з енергією, що відповідає його енергії переходу, фотон може запропонувати електрон повернутися до основного стану, випускаючи новий фотон. Новий фотон ідентичний початковому з точки зору частоти, фази та поширення, що призводить до узгодженого світла. Це явище значно посилює кількість та енергію фотонів і є основним механізмом лазерів.
Позитивний ефект зворотного зв'язку стимульованого випромінювання: У розробці лазерів процес стимульованого випромінювання повторюється кілька разів, і цей позитивний ефект зворотного зв'язку може експоненціально збільшити кількість фотонів. За допомогою резонансної порожнини підтримується узгодженість фотонів, а інтенсивність світлого променя постійно збільшується.
2. Накопичення середнього рівня
Зотримати середнійє основним матеріалом у лазері, який визначає ампліфікацію фотонів та лазерного виходу. Це фізична основа для стимульованого випромінювання, і його властивості визначають частоту, довжину хвилі та вихідну потужність лазера. Тип та характеристики середовища посилення безпосередньо впливають на застосування та продуктивність лазера.
Механізм збудження: Електрони в середовищі посилення повинні бути збуджені до більш високого рівня енергії зовнішнім джерелом енергії. Цей процес зазвичай досягається зовнішніми системами енергопостачання. Поширені механізми збудження включають:
Електрична накачування: Захоплюючі електрони в середовищі посилення, застосовуючи електричний струм.
Оптична накачування: Захоплююче середовище з джерелом світла (наприклад, спалаху або іншим лазером).
Система енергетичних рівнів: Електрони в середовищі посилення зазвичай розподіляються на конкретних рівнях енергії. Найпоширенішими єдворівневі системиічотирирівневі системи. У простому дворівневому системі електрони переходять від основного стану до збудженого стану, а потім повертаються до основного стану шляхом стимульованого випромінювання. У чотирирівневій системі електрони зазнають більш складних переходів між різними рівнями енергії, що часто призводить до підвищення ефективності.
Типи засобів масової інформації про прибуток:
Газ -набір середовища: Наприклад, лазери гелію-неону (he-ne). Засіб посилення газу відомі своїм стабільним виходом та фіксованою довжиною хвилі, і вони широко використовуються як стандартні джерела світла в лабораторіях.
Рідкий приріст середовища: Наприклад, лазери барвників. Молекули барвника мають хороші властивості збудження на різних довжинах хвиль, що робить їх ідеальними для регульованих лазерів.
Суцільне посилення середовища: Наприклад, ND (алюмінієвий гранат з ненодимієм) лазери. Ці лазери є високоефективними та потужними та широко використовуються в промисловому різанні, зварюванні та медичному застосуванні.
Напівпровідниковий набір середнього рівня: Наприклад, матеріали арсеніду галію (GAAS) широко використовуються в зв'язку та оптоелектронних пристроях, таких як лазерні діоди.
3. Резонаторна порожнина
ЗРезонаторна порожнина- це структурний компонент у лазері, що використовується для зворотного зв'язку та посилення. Основна його функція полягає у посиленні кількості фотонів, вироблених за допомогою стимульованого випромінювання, відбиваючи та посилюючи їх всередині порожнини, таким чином генеруючи сильний і цілеспрямований лазерний вихід.
Структура порожнини резонатора: Зазвичай він складається з двох паралельних дзеркал. Один - це повністю світловідбиваюче дзеркало, відоме якзаднє дзеркало, а інший - частково світловідбиваюче дзеркало, відоме якВихідне дзеркало. Фотони відображають вперед і назад всередині порожнини і посилюються через взаємодію з середовищем посилення.
Резонансний стан: Конструкція порожнини резонатора повинна відповідати певним умовам, наприклад, забезпечення того, щоб фотони утворювали стоячі хвилі всередині порожнини. Це вимагає, щоб довжина порожнини була кратною довжиною хвилі лазера. Тільки легкі хвилі, які відповідають цим умовам, можуть бути ефективно посилені всередині порожнини.
Вихідний промінь: Частково відбиваюче дзеркало дозволяє проходити частину ампліфікованого світлого променя, утворюючи вихідний промінь лазера. Цей промінь має високу спрямованість, узгодженість та монохроматичність.
Якщо ви хочете дізнатися більше або зацікавлені в лазерах, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами:
Ламіспот
Адреса: Будівництво 4 #, №99 Фуронг 3 -а дорога, Xishan Dist. Вусі, 214000, Китай
Тел: + 86-0510 87381808.
Мобільний: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Веб-сайт: www.lumispot-tech.com
Час посади: вересень-18-2024