Претплатете се на нашите социјални медиуми за брза објава
Ласерите, камен -темелник на модерната технологија, се исто толку фасцинантни колку што се сложени. Во нивното срце лежи симфонија на компоненти кои работат во дует за да произведат кохерентна, засилена светлина. Овој блог вметнува во сложеноста на овие компоненти, поддржани од научни принципи и равенки, за да обезбеди подлабоко разбирање на ласерската технологија.
Напредни увид во компонентите на ласерскиот систем: Техничка перспектива за професионалци
| Компонента | Функција | Примери |
| Добијте медиум | Медиумот за добивање е материјалот во ласер што се користи за засилување на светлината. Тоа го олеснува засилувањето на светлината преку процесот на инверзија на населението и стимулирана емисија. Изборот на добивка медиум ги одредува карактеристиките на зрачењето на ласерот. | Ласери со цврста состојба: на пример, НД: YAG (неодимиум-допирана yttrium aluminum garnet), што се користи во медицински и индустриски апликации.Ласери за гас: на пример, ласери CO2, користени за сечење и заварување.Полупроводнички ласери:На пример, ласерски диоди, користени во комуникација со оптички влакна и ласерски покажувачи. |
| Извор на пумпање | Изворот за пумпање обезбедува енергија на медиум за добивка за да се постигне инверзија на населението (извор на енергија за инверзија на населението), овозможувајќи ласерско работење. | Оптичко пумпање: Користење на интензивни извори на светлина како Flashlamps за пумпање ласери со цврста состојба.Електрично пумпање: Возбудлив гас во ласерите на гас преку електрична струја.Пумпање на полупроводници: Користење на ласерски диоди за пумпање на ласерскиот медиум со цврста состојба. |
| Оптичка празнина | Оптичката празнина, која се состои од две огледала, ја рефлектира светлината за да ја зголеми должината на светлината на светлината во медиумот за добивање, а со тоа подобрување на засилувањето на светлината. Овозможува механизам за повратна информација за ласерско засилување, избирајќи ги спектралните и просторни карактеристики на светлината. | Планарна-планерна празнина: Се користи во лабораториско истражување, едноставна структура.Планарна-конкавна празнина: Заеднички кај индустриските ласери, обезбедува висококвалитетни греди. Прстен шуплина: Се користи во специфични дизајни на ласери на прстени, како ласери со ринг гас. |
Медиум за добивка: Нексус на квантна механика и оптички инженеринг
Квантна динамика во медиум за добивка
Медиумот за добивање е местото каде што се појавува основниот процес на засилување на светлината, феномен длабоко вкоренет во квантната механика. Интеракцијата помеѓу енергетските состојби и честичките во рамките на медиумот се регулира со принципите на стимулирана емисија и инверзија на населението. Критичката врска помеѓу интензитетот на светлината (I), почетниот интензитет (I0), пресекот на транзицијата (σ21) и броевите на честички на двете енергетски нивоа (N2 и N1) се опишани со равенката I = I0E^(σ21 (N2-N1) l). Постигнување на инверзија на населението, каде што N2> N1, е од суштинско значење за засилување и е камен -темелник на ласерската физика [1].
Системи на три нивоа против четири нивоа
Во практични ласерски дизајни, обично се користат системи на три нивоа и четири нивоа. Системите на три нивоа, иако се поедноставни, бараат повеќе енергија за да се постигне инверзија на населението бидејќи пониското ниво на ласер е состојбата на земјата. Системите со четири нивоа, од друга страна, нудат поефикасен пат до инверзија на населението заради брзото не-зрачење на распаѓање од повисокото ниво на енергија, што ги прави поприсутни во современите ласерски апликации [2].
Is Стакло со ербиум-допираниДобивка медиум?
Да, стаклото со ербиум е навистина еден вид медиум за добивка што се користи во ласерските системи. Во овој контекст, „допинг“ се однесува на процесот на додавање на одредена количина на јони на Ербиум (ER³⁺) во стаклото. Ербиум е редок елемент на земјата што, кога е вклучен во стаклен домаќин, може ефикасно да ја засили светлината преку стимулирана емисија, фундаментален процес во ласерското работење.
Стаклото со ербиум е особено забележително за неговата употреба во ласери со влакна и засилувачи на влакна, особено во телекомуникациската индустрија. Добро е прилагодено за овие апликации затоа што ефикасно ја засилува светлината на бранови должини околу 1550 nm, што е клучна бранова должина за комуникациски оптички влакна заради неговата мала загуба кај стандардните силикатни влакна.
НаЕрбиумјони ја апсорбираат светлината на пумпата (честопати од аласерска диода) и се возбудени од повисоки енергетски состојби. Кога се враќаат во пониска енергија, тие испуштаат фотони на брановата должина на лази, придонесувајќи за ласерскиот процес. Ова го прави Erbium-Doped стакло ефикасно и широко користено средство за добивање во различни дизајни на ласер и засилувач.
Поврзани блогови: Вести - стакло Ербиум -допирани: Наука и апликации
Механизми за пумпање: движечката сила зад ласерите
Различни пристапи за постигнување на инверзија на населението
Изборот на механизам за пумпање е клучен во ласерскиот дизајн, влијае на сè, од ефикасност до излезна бранова должина. Оптичкото пумпање, користејќи надворешни извори на светлина, како што се трепкања или други ласери, е вообичаено кај ласерите со цврста состојба и бојата. Методите за електрично празнење обично се користат во ласерите на гас, додека полупроводничките ласери често користат инјекција на електрони. Ефикасноста на овие механизми за пумпање, особено кај ласерите со цврста состојба со диода, е значителен фокус на неодамнешните истражувања, нудејќи поголема ефикасност и компактен [3].
Технички размислувања во ефикасноста на пумпањето
Ефикасноста на процесот на пумпање е критичен аспект на ласерскиот дизајн, што влијае на целокупната изведба и соодветноста на примената. Кај ласерите со цврста состојба, изборот помеѓу флешливите и ласерските диоди како извор на пумпа може значително да влијае на ефикасноста на системот, термичкото оптоварување и квалитетот на зракот. Развојот на ласерските диоди со висока моќност, високо-ефикасност ги револуционизираше ласерските системи DPSS, овозможувајќи покомпактни и ефикасни дизајни [4].
Оптичката празнина: Инженеринг на ласерскиот зрак
Дизајн на шуплина: Закон за балансирање на физика и инженерство
Оптичката празнина или резонаторот не е само пасивна компонента, туку активен учесник во обликувањето на ласерскиот зрак. Дизајнот на шуплината, вклучително и искривување и усогласување на огледалата, игра клучна улога во одредувањето на стабилноста, структурата на режимот и излезот на ласерот. Шуплината мора да биде дизајнирана за подобрување на оптичката добивка, додека ги минимизира загубите, предизвик што комбинира оптички инженеринг со оптика на бранови5.
Услови за осцилација и избор на режим
За да се случи ласерска осцилација, добивката обезбедена од медиумот мора да ги надмине загубите во шуплината. Оваа состојба, заедно со барањето за кохерентна суперпозиција на бранови, диктира дека се поддржани само одредени надолжни режими. Растојанието во режимот и целокупната структура на режимот се под влијание на физичката должина на шуплината и индексот на рефракција на медиумот за добивка [6].
Заклучок
Дизајнот и работењето на ласерските системи опфаќаат широк спектар на принципи на физика и инженерство. Од квантната механика со која се регулира медиумот за добивка до сложениот инженеринг на оптичката празнина, секоја компонента на ласерскиот систем игра клучна улога во целокупната функционалност. Оваа статија даде преглед на сложениот свет на ласерската технологија, нудејќи увид што резонира со напредното разбирање на професорите и оптичките инженери од областа.
Референци
- 1. Сигман, АЕ (1986). Ласери. Универзитетски научни книги.
- 2. СВЕЛТО, О. (2010). Принципи на ласери. Спрингер.
- 3. Коехнер, В. (2006). Ласерско инженерство со цврста состојба. Спрингер.
- 4. Пипер, Ј, и Милдрен, РП (2014). Диоди испумпувани ласери со цврста состојба. Во Прирачникот за ласерска технологија и апликации (том III). CRC Press.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Ласерска физика. Вили.
- 6. Силфваст, СТ (2004). Ласерски основи. Универзитетскиот печат на Кембриџ.
Време на објавување: ноември-27-2023 година