Η αρχή των λέιζερ βασίζεται στην διεγερμένη εκπομπή, μια έννοια που προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Αϊνστάιν στις αρχές του 20ου αιώνα. Η κύρια διαδικασία είναι η εξής:
- Μετάβαση ηλεκτρονίων: Τα άτομα ή τα μόρια στο μέσο εργασίας κερδίζουν ενέργεια υπό την επίδραση μιας πηγής αντλίας (όπως ηλεκτρική ενέργεια, φωτεινή ενέργεια, κ.λπ.), μεταβαίνοντας από χαμηλό επίπεδο ενέργειας σε υψηλό ενεργειακό επίπεδο, εισερχόμενοι σε κατάσταση διεγέρσεως. Επειδή το υψηλό επίπεδο ενέργειας είναι ασταθές, τα άτομα ή τα μόρια μεταβαίνουν αυθόρμητα πίσω στο χαμηλό επίπεδο ενέργειας, απελευθερώνοντας φωτόνια στη διαδικασία.
- Αντανάκλαση κοιλότητας συντονισμού: Αυτά τα φωτόνια αντανακλούν μπρος-πίσω μέσα στην κοιλότητα συντονισμού, αλληλεπιδρώντας με άλλα άτομα ή μόρια διεγερμένης κατάστασης στο μέσο εργασίας, προκαλώντας πιο διεγερμένη εκπομπή. Αυτό προκαλεί τον αριθμό των φωτονίων να αυξάνεται απότομα, με αποτέλεσμα το φως λέιζερ υψηλής έντασης, εξαιρετικά μονοχρωματικό και εξαιρετικά κατευθυντικό.
Το λέιζερ αποτελείται κυρίως από τρία μέρη: το μέσο εργασίας, την πηγή της αντλίας και την κοιλότητα συντονισμού.
- Μέσο εργασίας: Αυτό είναι το θεμέλιο της παραγωγής λέιζερ. Αποτελείται από ένα ενεργό μέσο που επιτρέπει την αναστροφή του πληθυσμού, όπως το ρουμπίνι, το γυαλί νεοδυμίου ή το αέριο διοξειδίου του άνθρακα.
- Πηγή αντλίας: Παρέχει ενέργεια στο μέσο εργασίας, προκαλώντας διεγερμένη εκπομπή. Οι κοινές μέθοδοι περιλαμβάνουν την ηλεκτρική διέγερση και την οπτική διέγερση.
- Κοιλότητα συντονισμού: Αποτελείται από καθρέπτες ολικής εσωτερικής ανάκλασης και μερικούς εσωτερικούς καθρέφτες ανάκλασης, παρέχει ανάδραση και ένα ταλαντευόμενο περιβάλλον για τα φωτόνια, επιτρέποντάς τους να ταξιδεύουν εμπρός και πίσω πολλές φορές μέσα στην κοιλότητα, ενισχύοντας το φαινόμενο διεγερμένης εκπομπής και σχηματίζοντας τελικά έξοδο λέιζερ.
Η κύρια διαφορά μεταξύ των λέιζερ μονής λειτουργίας και πολλαπλών λειτουργιών έγκειται στον αριθμό των τρόπων λειτουργίας στη δέσμη εξόδου.
- Λέιζερ μονής λειτουργίας: Υποστηρίζει μόνο έναν τρόπο διάδοσης φωτός. Έχει υψηλή ποιότητα δέσμης, καλή κατευθυντικότητα και συνοχή, τυπικό σημείο κυκλικής δέσμης και μικρή γωνία απόκλισης. Είναι κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας όπως παρεμβολόμετρα λέιζερ και επικοινωνία οπτικών ινών.
- Λέιζερ πολλαπλών λειτουργιών: Υποστηρίζει πολλαπλούς τρόπους διάδοσης φωτός. Έχει μεγάλη γωνία απόκλισης δέσμης εξόδου, πολύπλοκο σχήμα και κατανομή έντασης δέσμης και μικρότερο μήκος συνοχής, αλλά υψηλή ισχύ εξόδου. Είναι κατάλληλο για λιγότερο απαιτητικές εφαρμογές όπως η επεξεργασία υλικών και ο φωτισμός με λέιζερ.
Τα λέιζερ ονομάζονται δέσμες Gauss επειδή η κατανομή της έντασης σε όλη τη διατομή τους συμμορφώνεται περίπου με μια Gaussian συνάρτηση, που σημαίνει ότι η ένταση είναι υψηλή στο κέντρο και σταδιακά μειώνεται προς τα άκρα, εμφανίζοντας μια καμπύλη σε σχήμα καμπάνας.
Αυτό το χαρακτηριστικό κατανομής πηγάζει από την αυτο-αναπαραγωγιμότητα του λέιζερ κατά τον σχηματισμό του εντός της κοιλότητας συντονισμού. Ακόμη και μετά την περίθλαση και τη διάδοση, η κατανομή της έντασής του διατηρεί μια Gaussian μορφή. Οι ακτίνες Gauss διαθέτουν εξαιρετική απόδοση εστίασης και μονοχρωματικότητα, μειώνοντας αποτελεσματικά τον ανταγωνισμό τρόπου λειτουργίας και βελτιώνοντας την ποιότητα της δέσμης, καθιστώντας τις ευρέως χρησιμοποιούμενες στο σχεδιασμό οπτικών συστημάτων, την επεξεργασία λέιζερ και άλλα πεδία.
Ταξινόμηση λέιζερ Τα λέιζερ μπορούν να ταξινομηθούν με πολλούς τρόπους, ένας από τους οποίους είναι από το μέσο εργασίας:
- Λέιζερ στερεάς κατάστασης: Αυτά χρησιμοποιούν στερεά υλικά ως μέσο εργασίας, όπως λέιζερ γρανάτη αλουμινίου με πρόσμειξη νεοδυμίου (Nd:YAG). Αυτά τα λέιζερ έχουν συνήθως υψηλή απόδοση ισχύος και καλή σταθερότητα και χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανική επεξεργασία, την ιατρική και την επιστημονική έρευνα.
- Λέιζερ αερίου: Αυτά χρησιμοποιούν αέρια ως μέσο εργασίας, όπως λέιζερ ηλίου-νέον (He-Ne) και λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Τα λέιζερ αερίου έχουν ευρείες εφαρμογές στις ορατές και υπέρυθρες φασματικές περιοχές.
- Υγρά λέιζερ: Επίσης γνωστά ως λέιζερ βαφής, χρησιμοποιούν οργανικά διαλύματα βαφής ως μέσο εργασίας. Η δυνατότητα συντονισμού σε μήκος κύματος τους δίνει μοναδικά πλεονεκτήματα στην επιστημονική έρευνα και τη βιοϊατρική.
- Λέιζερ ημιαγωγών: Αυτά χρησιμοποιούν υλικά ημιαγωγών ως μέσο εργασίας, όπως διόδους λέιζερ. Αυτά τα λέιζερ προσφέρουν πλεονεκτήματα στη σμίκρυνση και την ενσωμάτωση και χρησιμοποιούνται ευρέως στην οπτική επικοινωνία, την εκτύπωση με λέιζερ και άλλους τομείς.
- Λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων: Αυτά χρησιμοποιούν δέσμες ελεύθερων ηλεκτρονίων υψηλής ταχύτητας ως μέσο εργασίας. Προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα ισχύος εξόδου και μηκών κύματος, καθιστώντας τα κατάλληλα για φυσική υψηλής ενέργειας και φασματοσκοπία ακτίνων Χ.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Μονάδες οπτικών ινών Κίνας, κατασκευαστές με λέιζερ που συζεύγονται από ίνες, Προμηθευτές Laser Components Serpiers All Rights Reserved.
