Ποια είναι η αρχή και η λειτουργία των λέιζερ;

ΠωςΛέιζερΔουλειά

Εκτός από τα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων, η βασική αρχή λειτουργίας όλων των ειδών λέιζερ είναι η ίδια. Οι βασικές προϋποθέσεις για την παραγωγή λέιζερ είναι η αντιστροφή του αριθμού σωματιδίων και το κέρδος μεγαλύτερο από την απώλεια, επομένως τα βασικά εξαρτήματα της συσκευής περιλαμβάνουν πηγή διέγερσης (ή άντλησης) και μέσο εργασίας με μετασταθερό επίπεδο ενέργειας. Διέγερση είναι η διέγερση του μέσου εργασίας σε διεγερμένη κατάσταση μετά την απορρόφηση της εξωτερικής ενέργειας, δημιουργώντας συνθήκες για την πραγματοποίηση και τη διατήρηση της αντιστροφής του πληθυσμού των σωματιδίων. Οι μέθοδοι διέγερσης περιλαμβάνουν οπτική διέγερση, ηλεκτρική διέγερση, χημική διέγερση και διέγερση πυρηνικής ενέργειας.

Το μετασταθερό επίπεδο ενέργειας του μέσου εργασίας καθιστά κυρίαρχη την διεγερμένη ακτινοβολία, επιτυγχάνοντας έτσι την ενίσχυση του φωτός. Το κοινό συστατικό στο λέιζερ είναι το αντηχείο, αλλά το αντηχείο (βλ. οπτικό αντηχείο) δεν είναι ουσιαστικό μέρος. Ο συντονιστής μπορεί να κάνει τα φωτόνια στην κοιλότητα να έχουν σταθερή συχνότητα, φάση και κατεύθυνση λειτουργίας, έτσι ώστε το λέιζερ να έχει καλή κατευθυντικότητα και συνοχή. Επιπλέον, μπορεί να συντομεύσει το μήκος της ουσίας εργασίας πολύ καλά και μπορεί επίσης να ρυθμίσει τη λειτουργία του παραγόμενου φωτός λέιζερ αλλάζοντας το μήκος της κοιλότητας συντονισμού (δηλαδή, την επιλογή τρόπου λειτουργίας), έτσι γενικά τα λέιζερ έχουν κοιλότητα συντονισμού.

Ένα λέιζερ αποτελείται γενικά από τρία μέρη:

1. Ουσία εργασίας:ο πυρήνας του λέιζερ, μόνο η ουσία που μπορεί να επιτύχει τη μετάβαση στο επίπεδο ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως η ουσία εργασίας του λέιζερ.

2. Ενθάρρυνση της Ενέργειας:Η λειτουργία του είναι να δίνει ενέργεια στην εργαζόμενη ουσία και να διεγείρει τα άτομα από ένα χαμηλό ενεργειακό επίπεδο σε ένα υψηλό ενεργειακό επίπεδο εξωτερική ενέργεια. Συνήθως μπορεί να υπάρχει φωτεινή ενέργεια, θερμική ενέργεια, ηλεκτρική ενέργεια, χημική ενέργεια και ούτω καθεξής.

3. Κοιλότητα οπτικού συντονισμού:Η πρώτη λειτουργία είναι να συνεχιστεί η διεγερμένη ακτινοβολία της ουσίας εργασίας. Το δεύτερο είναι η συνεχής επιτάχυνση των φωτονίων. το τρίτο είναι να περιοριστεί η κατεύθυνση της εξόδου λέιζερ. Ο απλούστερος οπτικός συντονιστής αποτελείται από δύο παράλληλους καθρέφτες που τοποθετούνται στα δύο άκρα ενός λέιζερ HeNe. Όταν κάποια άτομα νέον μεταβαίνουν μεταξύ των δύο επιπέδων ενέργειας που έχουν επιτύχει αντιστροφή αριθμού σωματιδίων και ακτινοβολούν φωτόνια παράλληλα με την κατεύθυνση του λέιζερ, αυτά τα φωτόνια θα αντανακλώνται εμπρός και πίσω μεταξύ των δύο κατόπτρων, προκαλώντας έτσι συνεχώς διεγερμένη ακτινοβολία. παράγεται αρκετά ισχυρό λέιζερ.

Το καθαρό και φασματικά σταθερό φως που εκπέμπεται από τα λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί με πολλούς τρόπους

Ruby Laser:Το αρχικό λέιζερ ήταν ένα ρουμπίνι που ενθουσιαζόταν από έναν λαμπερό λαμπτήρα που αναβοσβήνει και το λέιζερ που παρήχθη ήταν ένα «παλμικό λέιζερ» και όχι μια συνεχής σταθερή δέσμη. Η ποιότητα της ταχύτητας του φωτός που παράγεται από αυτό το λέιζερ είναι θεμελιωδώς διαφορετική από το λέιζερ που παράγεται από τις διόδους λέιζερ που χρησιμοποιούμε σήμερα. Αυτή η έντονη εκπομπή φωτός, η οποία διαρκεί μόνο μερικά νανοδευτερόλεπτα, είναι ιδανική για τη λήψη αντικειμένων που κινούνται εύκολα, όπως ολογραφικά πορτρέτα ανθρώπων. Το πρώτο πορτρέτο με λέιζερ γεννήθηκε το 1967. Τα λέιζερ ρουμπίνι απαιτούν ακριβά ρουμπίνια και παράγουν μόνο σύντομους παλμούς φωτός.

Λέιζερ He-Ne:Το 1960 οι επιστήμονες Ali Javan, William R.Brennet Jr. και Donald Herriot σχεδίασαν το λέιζερ He-Ne. Ήταν το πρώτο λέιζερ αερίου, ένας τύπος εξοπλισμού που χρησιμοποιούνταν συνήθως από ολογραφικούς φωτογράφους. Δύο πλεονεκτήματα: 1. Παράγεται συνεχής έξοδος λέιζερ. 2. Δεν απαιτείται λαμπτήρας φλας για διέγερση φωτός και το αέριο διεγείρεται από τον ηλεκτρισμό.

Δίοδος λέιζερ:Η δίοδος λέιζερ είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα λέιζερ αυτή τη στιγμή. Το φαινόμενο του αυθόρμητου ανασυνδυασμού ηλεκτρονίων και οπών και στις δύο πλευρές της ένωσης PN της διόδου για να εκπέμψει φως ονομάζεται αυθόρμητη εκπομπή. Όταν τα φωτόνια που παράγονται από αυθόρμητη εκπομπή περνούν μέσα από τον ημιαγωγό, μόλις περάσουν κοντά στα εκπεμπόμενα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, μπορούν να διεγερθούν για να ανασυνδυαστούν για να δημιουργήσουν νέα φωτόνια, τα οποία προκαλούν τον ανασυνδυασμό διεγερμένων φορέων για να εκπέμψουν νέα φωτόνια Το φαινόμενο ονομάζεται διεγερμένο εκπομπή.

Εάν το εγχυόμενο ρεύμα είναι αρκετά μεγάλο, θα σχηματιστεί η κατανομή του φορέα αντίθετη από τη θερμική κατάσταση ισορροπίας, δηλαδή ο πληθυσμός των σωματιδίων αντιστρέφεται. Όταν ένας μεγάλος αριθμός φορέων στο ενεργό στρώμα αντιστρέφεται, μια μικρή ποσότητα φωτονίων που δημιουργείται από αυθόρμητη ακτινοβολία θα δημιουργήσει επαγόμενη ακτινοβολία λόγω της αμοιβαίας ανάκλασης και στα δύο άκρα του συντονιστή, με αποτέλεσμα θετική ανάδραση του συντονισμού επιλεκτικού συχνότητας ή κέρδος για μια ορισμένη συχνότητα. Όταν το κέρδος είναι μεγαλύτερο από την απώλεια απορρόφησης, μπορεί να εκπέμπεται συνεκτικό φως με καλές φασματικές γραμμές από τη διασταύρωση PN-λέιζερ. Η εφεύρεση των διόδων λέιζερ έκανε τις εφαρμογές λέιζερ γρήγορα δημοφιλείς, και διάφορες εφαρμογές όπως η σάρωση πληροφοριών, η επικοινωνία οπτικών ινών, η εμβέλεια λέιζερ, το ραντάρ λέιζερ, οι δίσκοι λέιζερ, οι δείκτες λέιζερ, η συλλογή πληρωμών από σούπερ μάρκετ, κ.λπ., αναπτύσσονται και διαδίδονται συνεχώς.

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.