Mis on laserite põhimõte ja tööpõhimõte?

KuidasLaseridTöö

Välja arvatud vabaelektroonilised laserid, on kõikvõimalike laserite põhitööpõhimõte sama. Laseri genereerimise olulisteks tingimusteks on osakeste arvu inversioon ja kadudest suurem võimendus, seega on seadme olulisteks komponentideks ergutus- (või pumpamis-) allikas ja metastabiilse energiatasemega töökeskkond. Ergastamine on töökeskkonna ergastamine ergastatud olekusse pärast välisenergia neelamist, luues tingimused osakeste populatsiooni inversiooni realiseerimiseks ja säilitamiseks. Ergastusmeetodid hõlmavad optilist ergastamist, elektrilist ergastamist, keemilist ergastamist ja tuumaenergia ergastamist.

Töökeskkonna metastabiilne energiatase muudab stimuleeritud kiirguse domineerivaks, realiseerides seeläbi valguse võimenduse. Laseri ühine komponent on resonaator, kuid resonaator (vt optiline resonaator) ei ole oluline osa. Resonaator võib muuta õõnsuses olevatel footonitel ühtlane sagedus, faas ja jooksusuund, nii et laseril on hea suund ja koherentsus. Lisaks saab see väga hästi lühendada töötava aine pikkust ja reguleerida ka genereeritud laservalguse režiimi, muutes resonantsõõne pikkust (st režiimi valikut), nii et üldiselt on laseritel resonantsõõnsus.

Laser koosneb tavaliselt kolmest osast:

1. Töötav aine:laseri südamikus saab laseri tööainena kasutada ainult seda ainet, mis suudab saavutada energiataseme ülemineku.

2. Julgustav energia:Selle ülesanne on anda töötavale ainele energiat ja ergutada aatomeid madalalt energiatasemelt kõrge energiatasemega välisenergiale. Tavaliselt võib olla valgusenergia, soojusenergia, elektrienergia, keemiline energia ja nii edasi.

3. Optiline resonantsõõnsus:Esimene funktsioon on tööaine stimuleeritud kiirguse jätkumine; teine ​​on footonite pidev kiirendamine; kolmas on laserväljundi suuna piiramine. Lihtsaim optiline resonaator koosneb kahest paralleelsest peeglist, mis on paigutatud HeNe laseri mõlemasse otsa. Kui mõned neoonaatomid lähevad üle kahe energiataseme vahel, mis on saavutanud osakeste arvu inversiooni, ja kiirgavad footoneid paralleelselt laseri suunaga, peegelduvad need footonid edasi-tagasi kahe peegli vahel, põhjustades seega pidevalt stimuleeritud kiirgust. toodetakse üsna võimsat laserit.

Laserite kiirgavat puhast ja spektriliselt stabiilset valgust saab kasutada mitmel viisil

Rubiinlaser:Algne laser oli rubiin, mida ergutas eredalt vilkuv lambipirn, ja toodetud laser oli pigem "impulsslaser", mitte pidev püsiv kiir. Selle laseri tekitatud valguse kiiruse kvaliteet erineb põhimõtteliselt laserdioodide toodetavast laserist, mida me täna kasutame. See intensiivne valguse emissioon, mis kestab vaid mõne nanosekundi, sobib ideaalselt kergesti liikuvate objektide, näiteks inimeste holograafiliste portreede jäädvustamiseks. Esimene laserportree sündis 1967. aastal. Rubiinlaserid nõuavad kalleid rubiine ja toodavad vaid lühikesi valgusimpulsse.

He-Ne Laser:1960. aastal kujundasid teadlased Ali Javan, William R. Brennet Jr ja Donald Herriot He-Ne laseri. See oli esimene gaasilaser, holograafiliste fotograafide tavaliselt kasutatav varustus. Kaks eelist: 1. genereeritakse pidev laserväljund; 2. Valguse ergastamiseks pole vaja välklambi pirni ja gaasi ergastatakse elektriga.

Laserdiood:Laserdiood on praegu üks levinumaid lasereid. Elektronide ja aukude spontaanset rekombinatsiooni dioodi PN-liidese mõlemal küljel valguse kiirgamiseks nimetatakse spontaanseks emissiooniks. Kui spontaanse emissiooniga genereeritud footonid läbivad pooljuhti, saab neid stimuleerida rekombineerima, et tekitada uusi footoneid, mis indutseerivad ergastatud kandjate rekombinatsiooni uute footonite kiirgamiseks. Nähtust nimetatakse stimuleerituks. emissioon.

Kui sisestatud vool on piisavalt suur, tekib termilise tasakaalu olekule vastupidine kandjajaotus, st osakeste populatsioon on vastupidine. Kui suur hulk aktiivses kihis olevaid kandjaid on ümber pööratud, tekitab väike hulk spontaanse kiirguse tekitatud footoneid indutseeritud kiirgust resonaatori mõlemas otsas toimuva vastastikuse peegelduse tõttu, mille tulemuseks on sagedusselektiivse resonantsi positiivne tagasiside või võimendus teatud sageduse jaoks. Kui võimendus on suurem kui neeldumiskadu, saab PN-siirdest — laserist — kiirata koherentset valgust, millel on head spektrijooned. Laserdioodide leiutamine on muutnud laserrakendused kiiresti populaarseks ning pidevalt arendatakse ja populariseeritakse erinevaid rakendusi, nagu teabe skaneerimine, kiudoptiline side, laserkauguse määramine, laserradar, laserkettad, laserosutajad, supermarketite maksete kogumine jne.

Kontaktinfo:

Kui teil on ideid, võtke meiega ühendust. Pole tähtis, kus meie kliendid on ja millised on meie nõudmised, järgime oma eesmärki pakkuda oma klientidele kõrget kvaliteeti, madalaid hindu ja parimat teenust.