Lazerning asosiy ishlash printsipi (Radiatsiyani stimulyatsiya qilingan emissiya orqali yorug'likni kuchaytirish) yorug'likning stimulyatsiyalangan emissiyasi fenomeniga asoslanadi. Bir qator aniq dizayn va tuzilmalar orqali lazerlar yuqori muvofiqlik, 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 nazorat qilish xususiyatlari ularni ko'plab texnologiyalarning asosiy tarkibiy qismiga aylantiradi. Quyida lazerlarning ishlash tamoyillari va turli turdagi lazerlarning mexanizmlari batafsil tavsiflangan.
1. Rag'batlantirilgan emissiya
Rag'batlantirilgan emissiyabirinchi marta Eynshteyn tomonidan 1917 yilda taklif qilingan lazer hosil qilishning asosiy tamoyilidir. Bu hodisa yorug'lik va qo'zg'aluvchan holat materiya o'rtasidagi o'zaro ta'sir orqali qanchalik kogerent fotonlar hosil bo'lishini tasvirlaydi. Rag'batlantirilgan emissiyani yaxshiroq tushunish uchun o'z-o'zidan emissiya bilan boshlaylik:
Spontan emissiya: Atomlarda, molekulalarda yoki boshqa mikroskopik zarralarda elektronlar tashqi energiyani (masalan, elektr yoki optik energiya) o'zlashtira oladi va qo'zg'aluvchan holat deb nomlanuvchi yuqori energiya darajasiga o'tadi. Biroq, hayajonlangan holatdagi elektronlar beqaror va qisqa vaqtdan so'ng, oxir-oqibat, asosiy holat deb nomlanuvchi pastroq energiya darajasiga qaytadi. Ushbu jarayon davomida elektron o'z-o'zidan emissiya bo'lgan fotonni chiqaradi. Bunday fotonlar chastota, faza va yo'nalish bo'yicha tasodifiydir va shuning uchun kogerentlik yo'q.
Rag'batlantirilgan emissiya: Rag'batlantirilgan emissiyaning kaliti shundaki, qo'zg'aluvchan holatdagi elektron uning o'tish energiyasiga mos keladigan energiyaga ega bo'lgan fotonga duch kelganida, foton yangi fotonni chiqarib, elektronni asosiy holatga qaytarishga undashi mumkin. Yangi foton chastotasi, fazasi va tarqalish yo‘nalishi bo‘yicha asl foton bilan bir xil bo‘lib, kogerent yorug‘lik hosil qiladi. Bu hodisa fotonlar soni va energiyasini sezilarli darajada oshiradi va lazerlarning asosiy mexanizmi hisoblanadi.
Rag'batlantirilgan emissiyaning ijobiy qayta aloqa ta'siri: Lazerlarni loyihalashda stimulyatsiya qilingan emissiya jarayoni bir necha marta takrorlanadi va bu ijobiy qayta aloqa effekti fotonlar sonini eksponent ravishda oshirishi mumkin. Rezonansli bo'shliq yordamida fotonlarning kogerentligi saqlanadi va yorug'lik nurining intensivligi doimiy ravishda oshadi.
2. O'rtacha daromad olish
Thedaromad o'rtachafotonlarning kuchayishini va lazer chiqishini aniqlaydigan lazerdagi asosiy materialdir. Bu stimulyatsiya qilingan emissiya uchun jismoniy asos bo'lib, uning xususiyatlari lazerning chastotasini, to'lqin uzunligini va chiqish quvvatini aniqlaydi. Qattiqlashuv muhitining turi va xususiyatlari lazerning qo'llanilishi va ishlashiga bevosita ta'sir qiladi.
Qo'zg'alish mexanizmi: Qattiqlashuv muhitidagi elektronlar tashqi energiya manbai tomonidan yuqori energiya darajasiga qo'zg'atilishi kerak. Bu jarayon odatda tashqi energiya ta'minoti tizimlari tomonidan amalga oshiriladi. Umumiy qo'zg'alish mexanizmlariga quyidagilar kiradi:
Elektr nasoslari: Elektr tokini qo'llash orqali qozonish muhitidagi elektronlarni qo'zg'atish.
Optik nasos: Muhitni yorug'lik manbai (masalan, chiroq yoki boshqa lazer) bilan hayajonlantirish.
Energiya darajalari tizimi: Qattiqlashuv muhitidagi elektronlar odatda ma'lum energiya darajalarida taqsimlanadi. Eng keng tarqalganlariikki darajali tizimlarvato'rt darajali tizimlar. Oddiy ikki darajali tizimda elektronlar asosiy holatdan hayajonlangan 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.
Gain Media turlari:
Gaz olish o'rtacha: Masalan, geliy-neon (He-Ne) lazerlari. Gaz qozonish muhiti barqaror chiqishi va belgilangan to'lqin uzunligi bilan mashhur va laboratoriyalarda standart yorug'lik manbalari sifatida keng qo'llaniladi.
Suyuqlik ortishi: Masalan, bo'yoq lazerlari. Bo'yoq molekulalari turli to'lqin uzunliklarida yaxshi qo'zg'atuvchi xususiyatlarga ega, bu ularni sozlanishi lazerlar uchun ideal qiladi.
Qattiq daromad o'rtacha: Masalan, Nd (neodimiy qo'shilgan itriy alyuminiy granat) lazerlari. Ushbu lazerlar yuqori samarali va kuchli bo'lib, sanoat kesish, payvandlash va tibbiyotda keng qo'llaniladi.
Yarimo'tkazgichning daromad o'rtacha: Masalan, galyum arsenid (GaAs) materiallari aloqa va lazer diodlari kabi optoelektronik qurilmalarda keng qo'llaniladi.
3. Rezonator bo'shlig'i
Therezonator bo'shlig'iqayta aloqa va kuchaytirish uchun ishlatiladigan lazerdagi strukturaviy komponent hisoblanadi. Uning asosiy vazifasi rag'batlantirilgan emissiya orqali hosil bo'lgan fotonlar sonini bo'shliq ichida aks ettirish va kuchaytirish orqali ko'paytirish va shu bilan kuchli va yo'naltirilgan lazer chiqishini yaratishdir.
Rezonator bo'shlig'ining tuzilishi: Odatda ikkita parallel oynadan iborat. Ulardan biri to'liq aks ettiruvchi oyna bo'lib, u sifatida tanilganorqa oyna, ikkinchisi esa qisman aks ettiruvchi ko'zgu bo'lib, the sifatida tanilganchiqish oynasi. Fotonlar bo'shliq ichida oldinga va orqaga aks etadi va daromad muhiti bilan o'zaro ta'sir qilish orqali kuchayadi.
Rezonans holati: Rezonator bo'shlig'ining dizayni fotonlarning bo'shliq ichida doimiy to'lqinlar hosil qilishini ta'minlash kabi ma'lum shartlarga javob berishi kerak. Buning uchun bo'shliq uzunligi lazer to'lqin uzunligining ko'paytmasi bo'lishini talab qiladi. Faqatgina ushbu shartlarga javob beradigan yorug'lik to'lqinlari bo'shliq ichida samarali tarzda kuchaytirilishi mumkin.
Chiqish nuri: Qisman aks ettiruvchi oyna kuchaytirilgan yorug'lik nurining bir qismini lazerning chiqish nurini hosil qilib o'tishiga imkon beradi. Ushbu nur yuqori yo'nalishlilik, uyg'unlik va monoxromatiklikka ega.
Agar siz ko'proq bilmoqchi bo'lsangiz 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: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Veb-sayt: www.lumispot-tech.com
Yuborilgan vaqt: 2024 yil 18-sentabr