Lazerning asosiy ish printsipi (Radiatsiyaning stimulyatsiyalangan emissiyasi orqali yorug'likni kuchaytirish) stimulyatsiyalangan yorug'lik emissiyasi hodisasiga asoslangan. Bir qator aniq dizaynlar va tuzilmalar orqali lazerlar yuqori kogerentlik, monoxromatiklik va yorqinlikka ega nurlarni hosil qiladi. Lazerlar zamonaviy texnologiyalarda, jumladan, aloqa, tibbiyot, ishlab chiqarish, o'lchash va ilmiy tadqiqotlar kabi sohalarda keng qo'llaniladi. Ularning yuqori samaradorligi va aniq boshqaruv xususiyatlari ularni ko'plab texnologiyalarning asosiy tarkibiy qismiga aylantiradi. Quyida lazerlarning ish tamoyillari va turli xil lazerlarning mexanizmlari batafsil tushuntirilgan.
1. Rag'batlantirilgan emissiya
Rag'batlantirilgan emissiyalazer generatsiyasining asosiy printsipi bo'lib, uni birinchi marta 1917-yilda Eynshteyn taklif qilgan. Bu hodisa yorug'lik va qo'zg'aluvchan holatdagi materiya o'rtasidagi o'zaro ta'sir orqali qanday qilib kogerent fotonlar hosil bo'lishini tasvirlaydi. Stimulyatsiya qilingan emissiyani yaxshiroq tushunish uchun, keling, o'z-o'zidan emissiyadan boshlaylik:
Spontan emissiyaAtomlar, molekulalar yoki boshqa mikroskopik zarrachalarda elektronlar tashqi energiyani (masalan, elektr yoki optik energiya) yutib, qo'zg'algan holat deb nomlanuvchi yuqori energiya darajasiga o'tishi mumkin. Biroq, qo'zg'algan holatdagi elektronlar beqaror va qisqa vaqtdan so'ng oxir-oqibat asosiy holat deb nomlanuvchi pastroq energiya darajasiga qaytadi. Bu jarayon davomida elektron o'z-o'zidan emissiya bo'lgan fotonni chiqaradi. Bunday fotonlar chastota, faza va yo'nalish jihatidan tasodifiydir va shuning uchun ularda kogerentlik yo'q.
Rag'batlantirilgan emissiyaRag'batlantirilgan emissiyaning kaliti shundaki, qo'zg'aluvchan elektron o'tish energiyasiga mos keladigan energiyaga ega foton bilan to'qnashganda, foton elektronni asosiy holatga qaytishga undashi va yangi fotonni chiqarishi mumkin. Yangi foton chastota, faza va tarqalish yo'nalishi jihatidan asl foton bilan bir xil bo'lib, natijada kogerent yorug'lik hosil bo'ladi. Bu hodisa fotonlar soni va energiyasini sezilarli darajada oshiradi va lazerlarning asosiy mexanizmi hisoblanadi.
Rag'batlantirilgan emissiyaning ijobiy teskari aloqa effektiLazerlarni loyihalashda stimulyatsiya qilingan emissiya jarayoni bir necha marta takrorlanadi va bu ijobiy teskari aloqa effekti fotonlar sonini eksponent ravishda oshirishi mumkin. Rezonansli bo'shliq yordamida fotonlarning kogerentligi saqlanib qoladi va yorug'lik nurining intensivligi doimiy ravishda oshiriladi.
2. O'rtacha daromad
Theo'rtacha daromadlazerdagi fotonlarning kuchayishi va lazer chiqishini belgilovchi asosiy materialdir. Bu stimulyatsiya qilingan emissiya uchun fizik asos bo'lib, uning xususiyatlari lazerning chastotasi, to'lqin uzunligi va chiqish quvvatini belgilaydi. Kuchaytirish muhitining turi va xususiyatlari lazerning qo'llanilishi va ishlashiga bevosita ta'sir qiladi.
Qo'zg'alish mexanizmiKuchaytirish muhitidagi elektronlar tashqi energiya manbai tomonidan yuqori energiya darajasiga qadar qo'zg'atilishi kerak. Bu jarayon odatda tashqi energiya ta'minoti tizimlari orqali amalga oshiriladi. Umumiy qo'zg'alish mexanizmlariga quyidagilar kiradi:
Elektr nasoslariElektr tokini qo'llash orqali kuchaytiruvchi muhitdagi elektronlarni qo'zg'atish.
Optik nasosYorug'lik manbai (masalan, chiroq yoki boshqa lazer) bilan muhitni qo'zg'atish.
Energiya darajalari tizimiKuchaytiruvchi muhitdagi elektronlar odatda ma'lum energiya darajalarida taqsimlangan. Eng keng tarqalganlariikki darajali tizimlarvato'rt darajali tizimlarOddiy ikki darajali tizimda elektronlar asosiy holatdan qo'zg'algan holatga o'tadi va keyin stimulyatsiya qilingan emissiya orqali asosiy holatga qaytadi. To'rt darajali tizimda elektronlar turli energiya darajalari o'rtasida murakkabroq o'tishlarni boshdan kechiradi, bu ko'pincha yuqori samaradorlikka olib keladi.
Daromad keltiruvchi vositalarning turlari:
Gaz daromadi o'rtachaMasalan, geliy-neon (He-Ne) lazerlari. Gaz kuchaytiruvchi muhitlar barqaror chiqishi va belgilangan to'lqin uzunligi bilan mashhur bo'lib, laboratoriyalarda standart yorug'lik manbalari sifatida keng qo'llaniladi.
Suyuqlik daromadi o'rtachaMasalan, bo'yoq lazerlari. Bo'yoq molekulalari turli to'lqin uzunliklarida yaxshi qo'zg'alish xususiyatlariga ega, bu ularni sozlanishi lazerlar uchun ideal qiladi.
Qattiq daromad o'rtachaMasalan, Nd (neodimiy bilan lehimlangan ittriy alyuminiy granat) lazerlari. Bu lazerlar yuqori samarali va kuchli bo'lib, sanoat kesish, payvandlash va tibbiy qo'llanmalarda keng qo'llaniladi.
Yarimo'tkazgichli daromad o'rtachaMasalan, galliy arsenidi (GaAs) materiallari lazer diodlari kabi aloqa va optoelektron qurilmalarda keng qo'llaniladi.
3. Rezonator bo'shlig'i
Therezonator bo'shlig'iteskari aloqa va kuchaytirish uchun ishlatiladigan lazerning strukturaviy komponentidir. Uning asosiy vazifasi stimulyatsiya qilingan emissiya orqali hosil bo'lgan fotonlar sonini ularni bo'shliq ichida aks ettirish va kuchaytirish orqali oshirish, shu bilan kuchli va fokuslangan lazer chiqishini yaratishdir.
Rezonator bo'shlig'ining tuzilishiOdatda u ikkita parallel oynadan iborat. Ulardan biri to'liq aks ettiruvchi oyna bo'lib, u ... deb nomlanadi.orqa oyna, ikkinchisi esa qisman aks ettiruvchi oyna bo'lib, u ... deb nomlanadi.chiqish oynasiFotonlar bo'shliq ichida oldinga va orqaga aks etadi va kuchaytiruvchi muhit bilan o'zaro ta'sir orqali kuchayadi.
Rezonans holatiRezonator bo'shlig'ining dizayni ma'lum shartlarga javob berishi kerak, masalan, fotonlar bo'shliq ichida tik turgan to'lqinlarni hosil qilishini ta'minlash. Bu bo'shliq uzunligi lazer to'lqin uzunligining ko'paytmasi bo'lishini talab qiladi. Faqat shu shartlarga javob beradigan yorug'lik to'lqinlari bo'shliq ichida samarali ravishda kuchaytirilishi mumkin.
Chiqish nuriQisman aks ettiruvchi oyna kuchaytirilgan yorug'lik nurining bir qismini o'tkazib, lazerning chiqish nurini hosil qiladi. Bu nur yuqori yo'nalishga, izchillikka va monoxromatiklikka ega..
Agar siz ko'proq ma'lumot olishni istasangiz yoki lazerlarga qiziqsangiz, biz bilan bog'laning:
Lumispot
Manzil: 4-bino, 99-son, Furong 3-yo'li, Xishan tumani, Wuxi, 214000, Xitoy
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobil telefon: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Veb-sayt: www.lumispot-tech.com
Nashr vaqti: 2024-yil 18-sentabr