Tezkor postlar uchun ijtimoiy tarmoqlarimizga obuna bo'ling
Zamonaviy texnologiyalarning poydevori bo'lgan lazerlar murakkabligi bilan bir qatorda qiziqarlidir. Ularning markazida izchil, kuchaytirilgan yorug'lik hosil qilish uchun birlashgan komponentlar simfoniyasi yotadi. Ushbu blog lazer texnologiyasini chuqurroq tushunish uchun ilmiy tamoyillar va tenglamalar bilan qo'llab-quvvatlanadigan ushbu komponentlarning murakkabliklarini chuqur o'rganadi.
Lazer tizimi komponentlari haqida ilg'or tushunchalar: mutaxassislar uchun texnik nuqtai nazar
| Komponent | Funksiya | Misollar |
| O'rtacha daromad | Kuchaytiruvchi muhit lazerda yorug'likni kuchaytirish uchun ishlatiladigan materialdir. U populyatsiya inversiyasi va stimulyatsiyalangan emissiya jarayoni orqali yorug'likni kuchaytirishni osonlashtiradi. Kuchaytiruvchi muhitni tanlash lazerning nurlanish xususiyatlarini belgilaydi. | Qattiq holatdagi lazerlarmasalan, Nd:YAG (Neodimiy bilan lehimlangan ittrium alyuminiy granat), tibbiy va sanoat qo'llanmalarida qo'llaniladi.Gaz lazerlariMasalan, kesish va payvandlash uchun ishlatiladigan CO2 lazerlari.Yarimo'tkazgichli lazerlar:Masalan, lazer diodlari, optik tolali aloqa va lazer ko'rsatkichlarida qo'llaniladi. |
| Nasos manbai | Nasos manbai lazer bilan ishlashni ta'minlash uchun populyatsiya inversiyasiga (populyatsiya inversiyasi uchun energiya manbai) erishish uchun kuchaytiruvchi muhitga energiya beradi. | Optik nasosQattiq holatdagi lazerlarni haydash uchun chiroq kabi kuchli yorug'lik manbalaridan foydalanish.Elektr nasoslariGaz lazerlarida gazni elektr toki orqali qo'zg'atish.Yarimo'tkazgichli nasoslarQattiq holatdagi lazer muhitini pompalash uchun lazer diodlaridan foydalanish. |
| Optik bo'shliq | Ikkita oynadan iborat optik bo'shliq kuchaytiruvchi muhitdagi yorug'lik yo'lining uzunligini oshirish uchun yorug'likni aks ettiradi va shu bilan yorug'likning kuchayishini kuchaytiradi. U lazer bilan kuchaytirish uchun teskari aloqa mexanizmini ta'minlaydi, yorug'likning spektral va fazoviy xususiyatlarini tanlaydi. | Planar-Planar bo'shliqLaboratoriya tadqiqotlarida qo'llaniladi, oddiy tuzilishga ega.Planar-botiq bo'shliqSanoat lazerlarida keng tarqalgan bo'lib, yuqori sifatli nurlarni ta'minlaydi. Halqa bo'shlig'i: Halqali gaz lazerlari kabi halqali lazerlarning maxsus dizaynlarida qo'llaniladi. |
Daromad vositasi: Kvant mexanikasi va optik muhandislikning o'zaro bog'liqligi
Kuchaytirish muhitida kvant dinamikasi
Kuchaytirish muhiti yorug'lik kuchaytirilishining asosiy jarayoni sodir bo'ladigan joy bo'lib, kvant mexanikasiga chuqur ildiz otgan hodisadir. Energiya holatlari va muhit ichidagi zarrachalar o'rtasidagi o'zaro ta'sir stimulyatsiya qilingan emissiya va populyatsiya inversiyasi tamoyillari bilan boshqariladi. Yorug'lik intensivligi (I), boshlang'ich intensivlik (I0), o'tish kesimi (σ21) va ikkita energiya darajasidagi (N2 va N1) zarrachalar soni o'rtasidagi muhim bog'liqlik I = I0e^(σ21(N2-N1)L tenglama bilan tavsiflanadi. N2 > N1 bo'lgan populyatsiya inversiyasiga erishish kuchaytirish uchun juda muhimdir va lazer fizikasining asosidir.1].
Uch darajali va to'rt darajali tizimlar
Amaliy lazer dizaynlarida uch darajali va to'rt darajali tizimlar keng qo'llaniladi. Uch darajali tizimlar sodda bo'lsa-da, populyatsiya inversiyasiga erishish uchun ko'proq energiya talab qiladi, chunki pastki lazer darajasi asosiy holatdir. Boshqa tomondan, to'rt darajali tizimlar yuqori energiya darajasidan tez radiatsion bo'lmagan parchalanish tufayli populyatsiya inversiyasiga yanada samarali yo'lni taklif qiladi, bu esa ularni zamonaviy lazer qo'llanmalarida ko'proq qo'llaydi.2].
Is Erbiy bilan qoplangan shishadaromad keltiruvchi vositami?
Ha, erbiy bilan lehimlangan shisha, albatta, lazer tizimlarida ishlatiladigan kuchaytirish muhitining bir turidir. Shu nuqtai nazardan, "lehimlash" shishaga ma'lum miqdorda erbiy ionlarini (Er³⁺) qo'shish jarayonini anglatadi. Erbiy noyob yer elementi bo'lib, u shisha xostiga qo'shilganda, lazer ishlashidagi asosiy jarayon bo'lgan stimulyatsiya qilingan emissiya orqali yorug'likni samarali ravishda kuchaytirishi mumkin.
Erbiy bilan qoplangan shisha, ayniqsa, optik tolali lazerlar va optik tolali kuchaytirgichlarda, ayniqsa telekommunikatsiya sanoatida qo'llanilishi bilan ajralib turadi. U ushbu qo'llanmalar uchun juda mos keladi, chunki u 1550 nm atrofida to'lqin uzunliklarida yorug'likni samarali ravishda kuchaytiradi, bu standart kremniy tolalarida past yo'qotish tufayli optik tolali aloqa uchun asosiy to'lqin uzunligi hisoblanadi.
Theerbiyionlar nasos nurini yutadi (ko'pincha a dan)lazer diodi) va yuqori energiya holatlariga qo'zg'aladi. Ular pastroq energiya holatiga qaytganda, lazer jarayoniga hissa qo'shadigan lazer to'lqin uzunligida fotonlar chiqaradilar. Bu erbiy bilan qo'shilgan oynani turli lazer va kuchaytirgich dizaynlarida samarali va keng qo'llaniladigan kuchaytirish muhitiga aylantiradi.
Tegishli bloglar: Yangiliklar - Erbiy bilan qoplangan shisha: Fan va qo'llanmalar
Nasos mexanizmlari: lazerlarning harakatlantiruvchi kuchi
Populyatsiya inversiyasiga erishishning turli xil yondashuvlari
Nasos mexanizmini tanlash lazer dizaynida hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lib, samaradorlikdan tortib to'lqin uzunligigacha bo'lgan hamma narsaga ta'sir qiladi. Chiroqlar yoki boshqa lazerlar kabi tashqi yorug'lik manbalaridan foydalangan holda optik nasoslash qattiq holatdagi va bo'yoq lazerlarida keng tarqalgan. Elektr zaryadsizlantirish usullari odatda gaz lazerlarida qo'llaniladi, yarimo'tkazgich lazerlar esa ko'pincha elektron in'ektsiyasidan foydalanadi. Ushbu nasos mexanizmlarining samaradorligi, ayniqsa diod bilan pompalanadigan qattiq holatdagi lazerlarda, so'nggi tadqiqotlarning muhim yo'nalishi bo'lib, yuqori samaradorlik va ixchamlikni ta'minlaydi.3].
Nasos samaradorligining texnik jihatlari
Nasoslash jarayonining samaradorligi lazer dizaynining muhim jihati bo'lib, umumiy ishlash va qo'llanilishga mosligiga ta'sir qiladi. Qattiq holatdagi lazerlarda nasos manbai sifatida chiroqlar va lazer diodlari orasidagi tanlov tizimning samaradorligiga, issiqlik yukiga va nurlanish sifatiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Yuqori quvvatli, yuqori samarali lazer diodlarining rivojlanishi DPSS lazer tizimlarida inqilob qildi va yanada ixcham va samaraliroq dizaynlarni yaratishga imkon berdi.4].
Optik bo'shliq: lazer nurini muhandislik qilish
Bo'shliq dizayni: Fizika va muhandislikning muvozanatlashtiruvchi harakati
Optik bo'shliq yoki rezonator shunchaki passiv komponent emas, balki lazer nurini shakllantirishda faol ishtirokchidir. Bo'shliqning dizayni, shu jumladan oynalarning egriligi va hizalanishi, lazerning barqarorligi, rejim tuzilishi va chiqishini aniqlashda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Bo'shliq optik kuchaytirishni oshirish va yo'qotishlarni minimallashtirish uchun mo'ljallangan bo'lishi kerak, bu esa optik muhandislikni to'lqin optikasi bilan birlashtiradigan qiyinchilikdir.5.
Tebranish shartlari va rejimni tanlash
Lazer tebranishi sodir bo'lishi uchun muhit tomonidan ta'minlangan kuchaytirish bo'shliq ichidagi yo'qotishlardan oshib ketishi kerak. Bu shart, kogerent to'lqin superpozitsiyasi talabi bilan birgalikda, faqat ma'lum bo'ylama rejimlar qo'llab-quvvatlanishini belgilaydi. Rejim oralig'i va umumiy rejim tuzilishiga bo'shliqning fizik uzunligi va kuchaytirish muhitining sinish ko'rsatkichi ta'sir qiladi.6].
Xulosa
Lazer tizimlarini loyihalash va ishlatish fizika va muhandislik tamoyillarining keng spektrini qamrab oladi. Kuchaytirish muhitini boshqaradigan kvant mexanikasidan tortib, optik bo'shliqning murakkab muhandisligigacha, lazer tizimining har bir komponenti uning umumiy funksionalligida muhim rol o'ynaydi. Ushbu maqola lazer texnologiyasining murakkab dunyosiga nazar tashlab, sohadagi professorlar va optik muhandislarning ilg'or tushunchalariga mos keladigan tushunchalarni taqdim etadi.
Manbalar
- 1. Siegman, AE (1986). Lazerlar. Universitet ilmiy kitoblar.
- 2. Svelto, O. (2010). Lazerlar tamoyillari. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Qattiq jismli lazer muhandisligi. Springer.
- 4. Piper, JA va Mildren, RP (2014). Diodli nasosli qattiq holatdagi lazerlar. Lazer texnologiyalari va qo'llanmalari qo'llanmasida (III jild). CRC Press.
- 5. Milonni, PW va Eberly, JH (2010). Lazer fizikasi. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Lazer asoslari. Kembrij universiteti nashriyoti.
Nashr vaqti: 2023-yil 27-noyabr