Претплатете се на нашите социјални медиуми за брза објава
Ласерите, камен-темелник на модерната технологија, се колку што се фасцинантни, толку и сложени.Во нивното срце лежи симфонија на компоненти кои работат во дует за да произведат кохерентна, засилена светлина.Овој блог истражува во сложеноста на овие компоненти, поддржани од научни принципи и равенки, за да обезбеди подлабоко разбирање на ласерската технологија.
Напреден увид во компонентите на ласерскиот систем: техничка перспектива за професионалци
| Компонента | Функција | Примери |
| Добијте медиум | Медиумот за засилување е материјалот во ласер кој се користи за засилување на светлината.Го олеснува засилувањето на светлината преку процесот на инверзија на популацијата и стимулираната емисија.Изборот на медиум за засилување ги одредува карактеристиките на зрачењето на ласерот. | Ласери со цврста состојба: на пр., Nd:YAG (итриум алуминиумски гранат допиран со неодимиум), кој се користи во медицински и индустриски апликации.Гасни ласери: на пример, CO2 ласери, кои се користат за сечење и заварување.Полупроводнички ласери:на пример, ласерски диоди, кои се користат во комуникацијата со оптички влакна и ласерски покажувачи. |
| Извор на пумпање | Изворот на пумпање обезбедува енергија на медиумот за засилување за да се постигне инверзија на населението (изворот на енергија за инверзија на населението), што овозможува ласерско работење. | Оптичко пумпање: Користење на интензивни извори на светлина како блиц за пумпање ласери во цврста состојба.Електрично пумпање: Возбудување на гасот во гасните ласери преку електрична струја.Полупроводничка пумпа: 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 патеката на светлината во медиумот за засилување, а со тоа го подобрува засилувањето на светлината.Обезбедува механизам за повратна информација за ласерско засилување, избирајќи ги спектралните и просторните карактеристики на светлината. | Планарна-планарна празнина: Се користи во лабораториски истражувања, едноставна структура.Планарна-конкавна празнина: Заеднички во индустриските ласери, обезбедува висококвалитетни зраци. Прстен шуплина: Се користи во специфични дизајни на прстенести ласери, како ласери со прстенест гас. |
Медиум за добивка: врска на квантната механика и оптичкото инженерство
Квантна динамика во медиумот за добивка
Медиумот за засилување е местото каде што се случува основниот процес на засилување на светлината, феномен длабоко вкоренет во квантната механика.Интеракцијата помеѓу енергетските состојби и честичките во медиумот е регулирана со принципите на стимулирана емисија и инверзија на населението.Критичната врска помеѓу интензитетот на светлината (I), почетниот интензитет (I0), преодниот пресек (σ21) и броевите на честичките на двете енергетски нивоа (N2 и N1) е опишан со равенката I = I0e^ (σ21(N2-N1)L).Постигнувањето на инверзија на населението, каде што N2 > N1, е од суштинско значење за засилување и е камен-темелник на ласерската физика[1].
Системи со три нивоа наспроти четири нивоа
Во практичните ласерски дизајни, најчесто се користат системи на три и четири нивоа.Системите со три нивоа, иако се поедноставни, бараат повеќе енергија за да се постигне инверзија на населението бидејќи пониското ласерско ниво е основната состојба.Системите на четири нивоа, од друга страна, нудат поефикасен пат до инверзија на населението поради брзото нерадијативно распаѓање од повисокото ниво на енергија, што ги прави поприсутни во современите ласерски апликации.2].
Is Стакло обложено со ербиуммедиум за добивка?
Да, стаклото обложено со ербиум е навистина еден вид медиум за засилување што се користи во ласерските системи.Во овој контекст, „допинг“ се однесува на процесот на додавање одредена количина на јони на ербиум (Er3⁺) во стаклото.Ербиумот е елемент од ретка земја кој, кога е вграден во стаклен домаќин, може ефикасно да ја засили светлината преку стимулирана емисија, основен процес во ласерското работење.
Стаклото обложено со ербиум е особено забележливо за неговата употреба во ласери со влакна и засилувачи на влакна, особено во телекомуникациската индустрија.Тој е добро прилагоден за овие апликации бидејќи ефикасно ја засилува светлината на бранови должини околу 1550 nm, што е клучна бранова должина за комуникациите со оптички влакна поради неговата мала загуба во стандардните силика влакна.
Наербиумјоните ја апсорбираат светлината на пумпата (често од аласерска диода) и се возбудени на повисоки енергетски состојби.Кога ќе се вратат во пониска енергетска состојба, тие испуштаат фотони на брановата должина на ласерот, што придонесува за ласерскиот процес.Ова го прави стаклото допирано со ербиум ефикасен и широко користен медиум за засилување во различни дизајни на ласери и засилувачи.
Поврзани блогови: Вести - Ербиум-допирани стакло: наука и апликации
Механизми за пумпање: Движечка сила зад ласерите
Различни пристапи за постигнување инверзија на населението
Изборот на механизмот за пумпање е клучен во дизајнот на ласерот, кој влијае на сè, од ефикасност до излезна бранова должина.Оптичкото пумпање, со користење на надворешни извори на светлина, како што се светилници или други ласери, е вообичаено кај ласерите во цврста состојба и ласери со боја.Методите на електрично празнење обично се користат во гасни ласери, додека полупроводничките ласери често користат електронско вбризгување.Ефикасноста на овие механизми за пумпање, особено кај ласерите со цврста состојба пумпани со диоди, е значаен фокус на неодамнешното истражување, нудејќи поголема ефикасност и компактност.3].
Технички размислувања во ефикасноста на пумпањето
Ефикасноста на процесот на пумпање е критичен аспект на ласерскиот дизајн, кој влијае на севкупните перформанси и соодветноста на примената.Кај ласерите со цврста состојба, изборот помеѓу лампи и ласерски диоди како извор на пумпа може значително да влијае на ефикасноста на системот, топлинското оптоварување и квалитетот на зракот.Развојот на ласерски диоди со висока моќност и висока ефикасност ги револуционизира DPSS ласерските системи, овозможувајќи покомпактни и ефикасни дизајни[4].
Оптичка празнина: Инженеринг на ласерскиот зрак
Дизајн на шуплина: Акт за балансирање на физиката и инженерството
Оптичката празнина, или резонатор, не е само пасивна компонента, туку активен учесник во обликувањето на ласерскиот зрак.Дизајнот на шуплината, вклучувајќи ја искривувањето и усогласувањето на огледалата, игра клучна улога во одредувањето на стабилноста, структурата на режимот и излезот на ласерот.Шуплината мора да биде дизајнирана да го подобри оптичкото засилување додека ги минимизира загубите, предизвик што го комбинира оптичкото инженерство со брановата оптика5.
Услови за осцилација и избор на режим
За да се појави ласерска осцилација, засилувањето што го обезбедува 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 на режимот и целокупната структура на режимот се под влијание на физичката должина на шуплината и индексот на рефракција на медиумот за засилување[6].
Заклучок
Дизајнот и работата на ласерските системи опфаќаат широк спектар на физика и инженерски принципи.Од квантната механика која управува со медиумот за засилување до сложеното инженерство на оптичката празнина, секоја компонента на ласерскиот систем игра витална улога во неговата севкупна функционалност.Оваа статија обезбеди увид во сложениот свет на ласерската технологија, нудејќи увиди кои резонираат со напредното разбирање на професорите и оптичките инженери во областа.
Референци
- 1. Зигман, АЕ (1986).Ласери.Универзитетски научни книги.
- 2. Svelto, O. (2010).Принципи на ласери.Спрингер.
- 3. Koechner, W. (2006).Ласерско инженерство со цврста состојба.Спрингер.
- 4. Пајпер, ЈА и Милдрен, РП (2014).Ласери со цврста состојба со диоди.Во Прирачник за ласерска технологија и апликации (том III).CRC Притиснете.
- 5. Milonni, PW и Eberly, JH (2010).Ласерска физика.Вајли.
- 6. Силфваст, ВТ (2004).Ласерски Основи.Прес на Универзитетот Кембриџ.
Време на објавување: 27-11-2023 година