Abbona għall-midja soċjali tagħna għal post fil-pront
Il-lejżers, pedament tat-teknoloġija moderna, huma affaxxinanti daqs kemm huma kumplessi. Fil-qalb tagħhom tinsab sinfonija ta ’komponenti li jaħdmu fl-unison biex jipproduċu dawl koerenti u amplifikat. Dan il-blog jidħol fl-intricacies ta 'dawn il-komponenti, appoġġjati minn prinċipji u ekwazzjonijiet xjentifiċi, biex jipprovdu għarfien aktar profond tat-teknoloġija tal-lejżer.
Interessi Avvanzati fil-Komponenti tas-Sistema tal-Laser: Perspettiva Teknika għall-Professjonisti
| Komponent | Funzjoni | Eżempji |
| Qligħ medju | Il-mezz tal-qligħ huwa l-materjal fil-lejżer użat għall-amplifikazzjoni tad-dawl. Tiffaċilita l-amplifikazzjoni tad-dawl permezz tal-proċess ta 'inverżjoni tal-popolazzjoni u emissjoni stimulata. L-għażla tal-mezz ta 'qligħ tiddetermina l-karatteristiċi tar-radjazzjoni tal-lejżer. | Lejżers ta 'stat solidu:LASERS TAL-GAS: Eż, lasers tas-CO2, użati għall-qtugħ u l-iwweldjar.Lejżers tas-semikondutturi:Eż, dijodi tal-lejżer, użati fil-komunikazzjoni tal-fibra ottika u pointers bil-lejżer. |
| Sors tal-ippumpjar | Is-sors tal-ippumpjar jipprovdi enerġija għall-mezz ta 'qligħ biex tinkiseb inverżjoni tal-popolazzjoni (is-sors ta' enerġija għall-inverżjoni tal-popolazzjoni), li tippermetti tħaddim bil-lejżer. | Ippumpjar ottiku: Uża sorsi ta 'dawl intensi bħal flashlamps biex tippompja lejżers ta' stat solidu.Ippumpjar elettriku: Eċċitanti l-gass fil-lejżers tal-gass permezz ta 'kurrent elettriku.Ippumpjar tas-semikondutturi: Uża dijodi tal-lejżer biex tippompja l-mezz tal-lejżer fi stat solidu. |
| Kavità ottika | Il-kavità ottika, li tikkonsisti f'żewġ mirja, tirrifletti d-dawl biex iżżid it-tul tal-passaġġ tad-dawl fil-medju tal-gwadann, u b'hekk ittejjeb l-amplifikazzjoni tad-dawl. Jipprovdi mekkaniżmu ta 'feedback għall-amplifikazzjoni tal-lejżer, billi tagħżel il-karatteristiċi spettrali u spazjali tad-dawl. | Kavità Planari-Planar: Użat fir-riċerka tal-laboratorju, struttura sempliċi.Kavità planari-konkavi: Komuni fil-lejżers industrijali, jipprovdi raġġi ta 'kwalità għolja. Ċirku tal-kavità: Użat f'disinji speċifiċi ta 'lasers taċ-ċirku, bħal lasers tal-gass taċ-ċirku. |
Il-Medju tal-Qligħ: Nexus ta 'Mekkanika Kwantika u Inġinerija Ottika
Dinamika kwantistika fil-mezz tal-gwadann
Il-mezz ta 'qligħ huwa fejn iseħħ il-proċess fundamentali ta' amplifikazzjoni tad-dawl, fenomenu msejjes ħafna fil-mekkanika kwantistika. L-interazzjoni bejn stati ta 'enerġija u partiċelli fil-medju hija rregolata mill-prinċipji ta' emissjoni stimulata u inverżjoni tal-popolazzjoni. Ir-relazzjoni kritika bejn l-intensità tad-dawl (i), l-intensità inizjali (I0), is-sezzjoni trasversali ta 'transizzjoni (σ21), u n-numri tal-partikuli fiż-żewġ livelli ta' enerġija (N2 u N1) hija deskritta mill-ekwazzjoni i = i0e ^ (σ21 (N2-N1) l). Il-kisba ta 'inverżjoni tal-popolazzjoni, fejn n2> n1, hija essenzjali għall-amplifikazzjoni u hija pedament tal-fiżika tal-lejżer [1].
Sistemi ta 'tliet livelli vs erba' livelli
Fid-disinji prattiċi tal-lejżer, sistemi ta 'tliet livelli u erba' livelli huma komunement użati. Sistemi ta 'tliet livelli, filwaqt li aktar sempliċi, jeħtieġu aktar enerġija biex tinkiseb inverżjoni tal-popolazzjoni peress li l-livell ta' laser aktar baxx huwa l-istat ta 'l-art. Sistemi ta 'erba' livelli, min-naħa l-oħra, joffru rotta aktar effiċjenti għall-inverżjoni tal-popolazzjoni minħabba t-tħassir rapidu mhux radjattiv mil-livell ta 'enerġija ogħla, li jagħmluhom aktar prevalenti f'applikazzjonijiet moderni bil-lejżer [2].
Is Ħġieġ imdgħajjef tal-erbiummezz ta 'qligħ?
Iva, il-ħġieġ doped Erbium huwa tabilħaqq tip ta 'medju ta' qligħ użat fis-sistemi tal-lejżer. F'dan il-kuntest, "doping" jirreferi għall-proċess li jiżdied ċertu ammont ta 'joni erbium (er³⁺) mal-ħġieġ. L-erbium huwa element tad-dinja rari li, meta jkun inkorporat fi host tal-ħġieġ, jista 'effettivament jamplifika d-dawl permezz ta' emissjoni stimulata, proċess fundamentali fl-operazzjoni tal-lejżer.
Il-ħġieġ doped Erbium huwa partikolarment notevoli għall-użu tiegħu fil-lejżers tal-fibra u l-amplifikaturi tal-fibra, speċjalment fl-industrija tat-telekomunikazzjonijiet. Huwa adattat tajjeb għal dawn l-applikazzjonijiet minħabba li jamplifika b'mod effiċjenti d-dawl f'tul ta 'mewġ ta' madwar 1550 nm, li huwa tul ta 'mewġa ewlieni għall-komunikazzjonijiet tal-fibra ottika minħabba t-telf baxx tagħha fil-fibri standard tas-silika.
Ilerbiumjoni jassorbu d-dawl tal-pompa (ħafna drabi minndijodu tal-lejżer) u huma eċċitati għal stati ta 'enerġija ogħla. Meta jirritornaw fi stat ta 'enerġija aktar baxx, dawn jarmu fotoni fit-tul ta' mewġa ta 'lasing, jikkontribwixxu għall-proċess tal-lejżer. Dan jagħmel il-ħġieġ doped erbium mezz ta 'qligħ effettiv u użat ħafna f'diversi disinji tal-lejżer u amplifikatur.
Blogs Relatati: Aħbarijiet - Ħġieġ Doped Erbium: Xjenza u Applikazzjonijiet
Mekkaniżmi ta 'ppumpjar: il-forza wara l-lejżers
Approċċi differenti għall-kisba ta 'inverżjoni tal-popolazzjoni
L-għażla tal-mekkaniżmu tal-ippumpjar hija ċentrali fid-disinn tal-lejżer, li tinfluwenza kollox mill-effiċjenza sal-wavelength tal-ħruġ. L-ippumpjar ottiku, bl-użu ta 'sorsi ta' dawl estern bħal flashlamps jew lejżers oħra, huwa komuni f'lażers ta 'stat solidu u taż-żebgħa. Il-metodi ta 'kwittanza elettrika huma tipikament użati fil-lejżers tal-gass, filwaqt li l-lejżers tas-semikondutturi spiss jużaw injezzjoni ta' elettroni. L-effiċjenza ta 'dawn il-mekkaniżmi ta' ppumpjar, partikolarment fil-lejżers ta 'stat solidu mdgħajfa bid-dijodu, kienet fokus sinifikanti ta' riċerka riċenti, li toffri effiċjenza u kumpattezza ogħla [3].
Konsiderazzjonijiet tekniċi fl-effiċjenza tal-ippumpjar
L-effiċjenza tal-proċess tal-ippumpjar hija aspett kritiku tad-disinn tal-lejżer, li jolqot il-prestazzjoni ġenerali u l-adegwatezza tal-applikazzjoni. Fil-lejżers ta 'stat solidu, l-għażla bejn flashlamps u dijodi tal-lejżer bħala sors ta' pompa tista 'taffettwa b'mod sinifikanti l-effiċjenza tas-sistema, it-tagħbija termali, u l-kwalità tar-raġġ. L-iżvilupp ta 'dijodi tal-lejżer b'effiċjenza għolja, b'effiċjenza għolja rrevoluzzjona s-sistemi tal-lejżer DPSS, li jippermettu disinji aktar kompatti u effiċjenti [4].
Il-kavità ottika: inġinerija tar-raġġ tal-lejżer
Disinn tal-kavità: att ta 'bilanċ ta' fiżika u inġinerija
Il-kavità ottika, jew ir-reżonatur, mhix biss komponent passiv iżda parteċipant attiv fit-tiswir tar-raġġ tal-lejżer. Id-disinn tal-kavità, inkluża l-kurvatura u l-allinjament tal-mirja, għandu rwol kruċjali fid-determinazzjoni tal-istabbiltà, l-istruttura tal-mod, u l-ħruġ tal-lejżer. Il-kavità għandha tkun iddisinjata biex ittejjeb il-gwadann ottiku filwaqt li timminimizza t-telf, sfida li tgħaqqad l-inġinerija ottika ma 'mewġ ottika5.
Kundizzjonijiet ta 'oxxillazzjoni u għażla tal-mod
Sabiex isseħħ oxxillazzjoni bil-lejżer, il-qligħ provdut mill-mezz għandu jaqbeż it-telf fil-kavità. Din il-kundizzjoni, flimkien mar-rekwiżit għal superpożizzjoni koerenti tal-mewġ, tiddetta li ċerti modi lonġitudinali huma appoġġjati biss. L-ispazjar tal-mod u l-istruttura tal-mod ġenerali huma influwenzati mit-tul fiżiku tal-kavità u l-indiċi ta 'rifrazzjoni tal-mezz ta' qligħ [6].
Konklużjoni
Id-disinn u t-tħaddim ta 'sistemi tal-lejżer jinkludu firxa wiesgħa ta' prinċipji tal-fiżika u tal-inġinerija. Mill-mekkanika kwantistika li tirregola l-mezz tal-gwadann għall-inġinerija kkomplikata tal-kavità ottika, kull komponent ta 'sistema tal-lejżer għandu rwol vitali fil-funzjonalità ġenerali tagħha. Dan l-artikolu pprovda idea fid-dinja kumplessa tat-teknoloġija tal-lejżer, u joffri għarfien li jinħass mal-fehim avvanzat tal-professuri u l-inġiniera ottiċi fil-qasam.
Referenzi
- 1. Siegman, Ae (1986). Lejżers. Kotba tax-Xjenza tal-Università.
- 2. Svelto, O. (2010). Prinċipji tal-lejżers. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Inġinerija bil-lejżer fi stat solidu. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Diode ippumpja lejżers tal-istat solidu. Fil-Manwal tat-Teknoloġija u l-Applikazzjonijiet bil-Laser (Vol. III). CRC Press.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Fiżika bil-lejżer. Wiley.
- 6. Silfvast, Wt (2004). Fundamentali tal-lejżer. Cambridge University Press.
Ħin ta 'wara: 7 ta' Novembru-2023