Il-prinċipju bażiku tax-xogħol ta' laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) huwa bbażat fuq il-fenomenu tal-emissjoni stimulata tad-dawl. Permezz ta' serje ta' disinji u strutturi preċiżi, il-lasers jiġġeneraw raġġi b'koerenza għolja, monokromatikità u luminożità. Il-lasers jintużaw ħafna fit-teknoloġija moderna, inkluż f'oqsma bħall-komunikazzjoni, il-mediċina, il-manifattura, il-kejl u r-riċerka xjentifika. L-effiċjenza għolja u l-karatteristiċi ta' kontroll preċiżi tagħhom jagħmluhom il-komponent ewlieni ta' ħafna teknoloġiji. Hawn taħt hawn spjegazzjoni dettaljata tal-prinċipji tax-xogħol tal-lasers u l-mekkaniżmi ta' tipi differenti ta' lasers.
1. Emissjoni Stimulata
Emissjoni stimulatahuwa l-prinċipju fundamentali wara l-ġenerazzjoni tal-lejżer, propost għall-ewwel darba minn Einstein fl-1917. Dan il-fenomenu jiddeskrivi kif fotoni aktar koerenti jiġu prodotti permezz tal-interazzjoni bejn id-dawl u l-materja fi stat eċċitat. Biex nifhmu aħjar l-emissjoni stimulata, ejja nibdew bl-emissjoni spontanja:
Emissjoni SpontanjaFl-atomi, molekuli, jew partiċelli mikroskopiċi oħra, l-elettroni jistgħu jassorbu enerġija esterna (bħal enerġija elettrika jew ottika) u jagħmlu tranżizzjoni għal livell ta' enerġija ogħla, magħruf bħala l-istat eċċitat. Madankollu, l-elettroni fi stat eċċitat huma instabbli u eventwalment jerġgħu lura għal livell ta' enerġija aktar baxx, magħruf bħala l-istat fundamentali, wara perjodu qasir. Matul dan il-proċess, l-elettron jirrilaxxa foton, li huwa emissjoni spontanja. Fotoni bħal dawn huma każwali f'termini ta' frekwenza, fażi, u direzzjoni, u għalhekk m'għandhomx koerenza.
Emissjoni StimulataIċ-ċavetta għall-emissjoni stimulata hija li meta elettron fi stat eċċitat jiltaqa' ma' foton b'enerġija li taqbel mal-enerġija ta' tranżizzjoni tiegħu, il-foton jista' jwassal lill-elettron biex jirritorna għall-istat fundamentali filwaqt li jirrilaxxa foton ġdid. Il-foton il-ġdid huwa identiku għal dak oriġinali f'termini ta' frekwenza, fażi, u direzzjoni ta' propagazzjoni, li jirriżulta f'dawl koerenti. Dan il-fenomenu jamplifika b'mod sinifikanti n-numru u l-enerġija tal-fotoni u huwa l-mekkaniżmu ewlieni tal-lejżers.
Effett ta' Feedback Pożittiv ta' Emissjoni StimulataFid-disinn tal-lejżers, il-proċess ta' emissjoni stimulata jiġi ripetut diversi drabi, u dan l-effett ta' feedback pożittiv jista' jżid b'mod esponenzjali n-numru ta' fotoni. Bl-għajnuna ta' kavità reżonanti, il-koerenza tal-fotoni tinżamm, u l-intensità tar-raġġ tad-dawl tiżdied kontinwament.
2. Gwadan Medju
Il-gwadann medjuhuwa l-materjal ewlieni fil-lejżer li jiddetermina l-amplifikazzjoni tal-fotoni u l-output tal-lejżer. Huwa l-bażi fiżika għall-emissjoni stimulata, u l-proprjetajiet tiegħu jiddeterminaw il-frekwenza, it-tul tal-mewġa, u l-qawwa tal-output tal-lejżer. It-tip u l-karatteristiċi tal-mezz ta' qligħ jaffettwaw direttament l-applikazzjoni u l-prestazzjoni tal-lejżer.
Mekkaniżmu ta' EċċitazzjoniL-elettroni fil-mezz ta' qligħ jeħtieġ li jiġu eċċitati għal livell ta' enerġija ogħla minn sors ta' enerġija estern. Dan il-proċess ġeneralment jinkiseb permezz ta' sistemi ta' provvista ta' enerġija esterni. Mekkaniżmi komuni ta' eċċitazzjoni jinkludu:
Ippumpjar ElettrikuEċitazzjoni tal-elettroni fil-mezz ta' qligħ billi tiġi applikata kurrent elettriku.
Ippumpjar OttikuEċitazzjoni tal-mezz b'sors ta' dawl (bħal lampa tal-flash jew laser ieħor).
Sistema tal-Livelli tal-EnerġijaL-elettroni fil-mezz ta' qligħ huma tipikament imqassma f'livelli ta' enerġija speċifiċi. L-aktar komuni humasistemi b'żewġ livelliusistemi ta' erba' livelliF'sistema sempliċi b'żewġ livelli, l-elettroni jgħaddu mill-istat fundamentali għall-istat eċċitat u mbagħad jerġgħu lura għall-istat fundamentali permezz ta' emissjoni stimulata. F'sistema b'erba' livelli, l-elettroni jgħaddu minn tranżizzjonijiet aktar kumplessi bejn livelli ta' enerġija differenti, li ħafna drabi jirriżultaw f'effiċjenza ogħla.
Tipi ta' Midja ta' Qligħ:
Medju ta' Qligħ tal-GassPereżempju, lejżers tal-elju-neon (He-Ne). Il-mezzi tal-qligħ tal-gass huma magħrufa għall-output stabbli tagħhom u t-tul ta' mewġa fiss, u jintużaw ħafna bħala sorsi tad-dawl standard fil-laboratorji.
Medju ta' Qligħ LikwiduPereżempju, lejżers taż-żebgħa. Il-molekuli taż-żebgħa għandhom proprjetajiet ta' eċċitazzjoni tajbin fuq wavelengths differenti, u dan jagħmilhom ideali għal lejżers li jistgħu jiġu sintonizzati.
Gwadan Solidu MedjuPereżempju, lejżers Nd (granata tal-ittriju u l-aluminju drogati bin-neodimju). Dawn il-lejżers huma effiċjenti ħafna u qawwija, u jintużaw ħafna fit-tqattigħ industrijali, l-iwweldjar, u applikazzjonijiet mediċi.
Medju ta' Qligħ tas-SemikondutturiPereżempju, il-materjali tal-gallju arsenur (GaAs) jintużaw ħafna f'apparati ta' komunikazzjoni u optoelettroniċi bħal dijodi tal-lejżer.
3. Kavità tar-Reżonatur
Il-kavità tar-reżonaturhuwa komponent strutturali fil-lejżer użat għall-feedback u l-amplifikazzjoni. Il-funzjoni ewlenija tiegħu hija li ttejjeb in-numru ta' fotoni prodotti permezz ta' emissjoni stimulata billi tirrifletti u tamplifikahom ġewwa l-kavità, u b'hekk tiġġenera output tal-lejżer qawwi u ffukat.
Struttura tal-Kavità tar-ReżonaturNormalment jikkonsisti f'żewġ mirja paralleli. Waħda hija mera li tirrifletti kompletament, magħrufa bħalamera ta' wara, u l-oħra hija mera parzjalment riflettiva, magħrufa bħala l-mera tal-ħruġIl-fotoni jirriflettu 'l quddiem u lura fil-kavità u jiġu amplifikati permezz tal-interazzjoni mal-mezz ta' qligħ.
Kundizzjoni ta' ReżonanzaId-disinn tal-kavità tar-reżonatur irid jissodisfa ċerti kundizzjonijiet, bħal pereżempju li jiġi żgurat li l-fotoni jiffurmaw mewġ wieqaf ġewwa l-kavità. Dan jirrikjedi li t-tul tal-kavità jkun multiplu tat-tul tal-mewġa tal-lejżer. Il-mewġ tad-dawl biss li jissodisfa dawn il-kundizzjonijiet jista' jiġi amplifikat b'mod effettiv ġewwa l-kavità.
Raġġ tal-ĦruġIl-mera parzjalment riflettiva tippermetti li porzjon mir-raġġ tad-dawl amplifikat jgħaddi minnha, u jifforma r-raġġ tal-ħruġ tal-lejżer. Dan ir-raġġ għandu direzzjonalità, koerenza u monokromatiċità għolja..
Jekk tixtieq titgħallem aktar jew inti interessat fil-lejżers, jekk jogħġbok ikkuntattjana:
Lumispot
Indirizz: Bini 4 #, Nru. 99 Furong 3rd Road, Distrett ta' Xishan. Wuxi, 214000, iċ-Ċina
Tel: + 86-0510 87381808.
Mowbajl: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Sit elettroniku: www.lumispot-tech.com
Ħin tal-posta: 18 ta' Settembru 2024