Πόσες γεννήτριες λέιζερ υπάρχουν; (Μέρος 1)

Σύμφωνα με την ανάλυση της αρχής τουγενιά λέιζερ, είναι γνωστό ότι το λέιζερ βρίσκεται υπό τη δράση της «πηγής διέγερσης», ο αριθμός των ηλεκτρονίων υψηλού επιπέδου του ατόμου αυξάνεται και η μετάβαση στο χαμηλό επίπεδο αφού μείνει για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, και το λέιζερ εκπέμπεται Την ίδια στιγμή. Δεν είναι δύσκολο να γνωρίζουμε ότι πρέπει να υπάρχουν πολλά, πολλά άτομα ύλης που μπορούν να εκπέμπουν φως λέιζερ υπό τη δράση της «πηγής διέγερσης».

Σε γενικές γραμμές, για τη δημιουργία μιας γεννήτριας λέιζερ, υπάρχουν τέσσερα στοιχεία:

① Επιλέξτε το μέσο εργασίας για τη δημιουργία του λέιζερ. Μπορεί να είναι αέριο, υγρό, στερεό ή ημιαγωγός, εφόσον μπορεί να επιτευχθεί η αναστροφή του πληθυσμού των σωματιδίων στο μέσο, ​​το λέιζερ μπορεί να ληφθεί.

② Είναι σημαντικό να επιλέξετε το «κίνητρο». Η «πηγή διέγερσης» κάνει τα ηλεκτρόνια χαμηλού επιπέδου του μέσου να μεταβαίνουν αποτελεσματικά στο υψηλό επίπεδο, επιτυγχάνοντας τη λεγόμενη αντιστροφή αριθμού ηλεκτρονίων. Η μέθοδος εκκένωσης αερίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη χρήση ηλεκτρονίων με κινητική ενέργεια για διέγερση διηλεκτρικών ατόμων, η οποία ονομάζεται ηλεκτρική διέγερση. Μια πηγή φωτός παλμού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ακτινοβολία του μέσου εργασίας, που ονομάζεται διέγερση φωτός. Υπάρχουν θερμικά κίνητρα, και χημικά κίνητρα και ούτω καθεξής. Διάφοροι τρόποι διέγερσης απεικονίζονται ως άντληση ή άντληση. Ο σκοπός της «άντλησης» είναι να κάνει τον αριθμό των σωματιδίων στο υψηλό επίπεδο ενέργειας περισσότερο από το χαμηλό επίπεδο ενέργειας.

③ Είναι επίσης σημαντικό να κατασκευάσετε ένα αντηχείο. Επειδή η ένταση του λέιζερ που δημιουργείται από την "αντλία" είναι πολύ ασθενής και δεν μπορεί να εφαρμοστεί πρακτικά, το ασθενές λέιζερ πρέπει να συντονιστεί με το λέιζερ, έτσι ώστε το λέιζερ εξόδου να ενισχυθεί για να επιτευχθεί ο βαθμός πρακτικής εφαρμογής.

④ Τα λέιζερ υψηλής ενέργειας απαιτούν συστήματα ψύξης. Λόγω του ισχυρού φωτός μέσα στο αντηχείο, το αντηχείο πρέπει να ψύχεται.

Σύμφωνα με το μέσο εργασίας του λέιζερ, υπάρχουν στερεά λέιζερ, λέιζερ αερίου, λέιζερ ημιαγωγών, χημικά λέιζερ και τώρα υπάρχει ένα «διαφανές κεραμικό λέιζερ».

Σύμφωνα με τη λειτουργία εξόδου του λέιζερ, υπάρχουν συνεχόμενα λέιζερ και παλμικά λέιζερ.

Οι δείκτες απόδοσης του λέιζερ συγκεντρώνονται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές: Πρώτον, το εύρος συχνοτήτων της δέσμης λέιζερ, επειδή το λέιζερ μπορεί να κάνει "πηγή διέγερσης", αλλά μπορεί επίσης να κάνει ανάλυση φάσματος πηγή φωτός, επομένως είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε φάσμα του λέιζερ? Το δεύτερο είναι η ισχύς της δέσμης λέιζερ, ειδικά η μέγιστη ισχύς, επειδή το μέγεθος ισχύος οριοθετεί το εύρος εφαρμογής του λέιζερ. Το τρίτο είναι η περιοχή ακτινοβολίας της συγκέντρωσης ενέργειας δέσμης λέιζερ, επειδή η περιοχή ακτινοβολίας είναι διαφορετική σε διαφορετικές εφαρμογές.

Ⅰ. Λέιζερ στερεάς κατάστασης

Τα λέιζερ μπορούν να κατασκευαστούν από πολλά στερεά υλικά. Συγκεκριμένα, με συνθετικές μεθόδους, στη διαδικασία κατασκευής κεραμικών, μπορείτε να δημιουργήσετε κρυστάλλους που περιέχουν διαφορετικά συστατικά, που ονομάζονται "διαφανές κεραμικό μέσο λέιζερ", Τώρα, το λέιζερ που κατασκευάζεται με τεχνητούς κρυστάλλους είναι πολύ βολικό και πρακτικό. Εδώ είναι τρία κοινά λέιζερ στερεάς κατάστασης.

1. Ruby λέιζερ

Το πρώτο λέιζερ ήταν το λέιζερ ρουμπίνι. Τον Ιούλιο του 1960, ο Maiman κατασκεύασε με επιτυχία το πρώτο ρουμπινί λέιζερ στον κόσμο, έλαμψε το φως μιας λάμψης στον ρουμπινί κρύσταλλο, δημιουργώντας μια συνεκτική παλμική δέσμη λέιζερ, η οποία συγκλόνισε τον κόσμο και προκάλεσε έκρηξη στην ανάπτυξη λέιζερ.

Η ανάλυση δείχνει ότι το ρουμπίνι είναι ένας κρύσταλλος και η μήτρα του είναι Al2O3 (οξείδιο αλουμινίου), το οποίο περιέχει 0.03-0.4 τοις εκατό (αναλογία βάρους) Cr2O3 (τριοξείδιο χρωμίου), ώστε να μπορείτε να πατήσετε Αυτά τα υλικά σχηματίζουν σκόνη, πυροσυσσωμάτωση κενού, μπορείτε να παράγετε τεχνητό κρύσταλλο ρουμπίνι, με ανώτερη απόδοση λέιζερ παραγωγής ράβδων ρουμπινιού, ευρέως χρησιμοποιούμενο, Αυτό το είδος μέσου λέιζερ έχει επίσης μελετηθεί πλήρως. Συγκεκριμένα, η "πηγή αντλίας" υιοθετεί ισχυρή παλμική λάμπα xenon. Το αντηχείο εξακολουθεί να είναι ο παλιός τρόπος, και στα δύο άκρα του λέιζερ, αντικριστά με δύο καθρέφτες υψηλής ανακλαστικότητας, ο ένας θα αντανακλά σχεδόν πλήρως το λέιζερ στο λειτουργικό μέσο για να συμμετέχει στον συντονισμό, ο άλλος θα αντανακλά το μεγαλύτερο μέρος του φωτός πίσω στον συντονισμό, και αφήστε μια μικρή ποσότητα λέιζερ εκπέμπεται μέσω του καθρέφτη, που εκπέμπεται είναι ένα ισχυρό λέιζερ, χρησιμοποιείται για πρακτικό λέιζερ.

Τώρα, η ενέργεια εξόδου του ρουμπινιού λέιζερ μπορεί να γίνει σε διαφορετικά επίπεδα, έως και χιλιάδες joules.

2. Κρυσταλλικό λέιζερ γρανάτη γρανάτη αλουμινίου υττρίου με πρόσμειξη νεοδυμίου

Ο κρύσταλλος γρανάτη αλουμινίου υττρίου με πρόσμειξη νεοδυμίου αποτελείται από ύττριο (Y2O3) και αλουμίνιο (Al2O3) σύμφωνα με την αναλογία ενσωμάτωσης 3:5 (Nd2O3), χύτευση με συμπίεση, πυροσυσσωμάτωση κρυστάλλων στο κενό στους 1700 βαθμούς και χρησιμοποιούνται συχνά στο υπέρυθρο λέιζερ στερεάς κατάστασης, ανώτερη απόδοση. Ως πηγή φωτός της αντλίας χρησιμοποιείται ένας συνεχής λαμπτήρας κρυπτόν ή λαμπτήρας ιωδιούχου βολφραμίου, ο οποίος μόλις ταιριάζει με τη ζώνη απορρόφησης του 3-σθένους ιόντος Nd. Τα λέιζερ γρανάτη αλουμινίου υττρίου με πρόσμειξη νεοδυμίου μπορούν να είναι δεκάδες έως εκατοντάδες watt και μπορούν επίσης να κάνουν υψηλή ισχύ.

3. Λέιζερ γυαλιού Nd

Το νεοδύμιο ενσωματώνεται σε πυριτικό γυαλί υψηλής καθαρότητας ως υπόστρωμα, και αυτό το γυαλί νεοδυμίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή λέιζερ, ενώ το φωσφορικό χρησιμοποιείται επίσης ως υπόστρωμα για την ενσωμάτωση νεοδυμίου.

Τα λέιζερ γυαλιού νεοδυμίου λειτουργούν παρόμοια με τα παραπάνω κρυσταλλικά λέιζερ.

Τα λέιζερ γυαλιού νεοδυμίου χαμηλής ισχύος χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά για επικοινωνία οπτικών ινών και οι δύο πιο κρίσιμες τεχνολογίες για την ανάπτυξη επικοινωνίας οπτικών ινών είναι η διαμόρφωση οπτικών σημάτων με λέιζερ ημιαγωγών και η χρήση λέιζερ γυαλιού νεοδυμίου ως επαναλήπτες (βλ. δημοφιλή επιστήμη σειρά άρθρων, αρ. 61). Το φως σήματος ενισχύεται από τους Repeaters και τα οπτικά σήματα μπορούν να μεταδοθούν σε μεγάλες αποστάσεις.

Τα λέιζερ γυαλιού νεοδυμίου υψηλής ισχύος είναι επίσης εύκολο να κατασκευαστούν. Επειδή η οπτική ομοιομορφία του γυαλιού νεοδυμίου είναι καλή, είναι εύκολο να προετοιμαστεί σε υλικό μεγάλου όγκου, το οποίο είναι πιο εύκολο να επεξεργαστεί από τα κρύσταλλα και το κόστος παραγωγής του γυαλιού νεοδυμίου είναι πολύ χαμηλό. Όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος της γυάλινης ράβδου νεοδυμίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια λέιζερ εξόδου. Επομένως, τα λέιζερ γυαλιού νεοδυμίου είναι τα προτιμώμενα λέιζερ στερεάς κατάστασης στην πράξη, τα οποία μπορεί να είναι χαμηλής ισχύος ή υψηλής ισχύος.

Υψηλής ισχύος λέιζερ γυαλιού νεοδυμίου έχουν χρησιμοποιηθεί σε πειράματα πυρηνικής σύντηξης. Το 1974, το Shanghai Optical Machinery Institute ανέπτυξε με επιτυχία έξι συστήματα λέιζερ γυαλιού νεοδυμίου υψηλής ισχύος στο επίπεδο νανοδευτερόλεπτου των 100,000 μεγαβάτ, τα οποία υλοποίησαν με επιτυχία τη χρήση λέιζερ για τη δημιουργία πλάσματος υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πυκνότητας. συμβάλλοντας πολύ στη συσκευή «ανάφλεξης» πυρηνικής σύντηξης.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μιλήσετε μαζί μας. Ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλή ποιότητα, χαμηλές τιμές και την καλύτερη εξυπηρέτηση.