It basis wurkprinsipe fan in laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) is basearre op it ferskynsel fan stimulearre útstjit fan ljocht. Troch in searje sekuere ûntwerpen en struktueren generearje lasers stralen mei hege gearhing, monochromaticity en helderheid. Lasers wurde in protte brûkt yn moderne technology, ynklusyf yn fjilden lykas kommunikaasje, medisinen, fabrikaazje, mjitting, en wittenskiplik ûndersyk. Harren hege effisjinsje en krekte kontrôle eigenskippen meitsje se de kearnkomponint fan in protte technologyen. Hjirûnder is in detaillearre útlis fan 'e wurkprinsipes fan lasers en de meganismen fan ferskate soarten lasers.
1. Stimulearre Emission
Stimulearre útstjitis it fûnemintele prinsipe efter laser generaasje, earst foarsteld troch Einstein yn 1917. Dit ferskynsel beskriuwt hoe't mear gearhingjende fotonen wurde produsearre troch de ynteraksje tusken ljocht en excited-state matearje. Om stimulearre útstjit better te begripen, litte wy begjinne mei spontane útstjit:
Spontane útstjit: Yn atomen, molekulen of oare mikroskopyske dieltsjes kinne elektroanen eksterne enerzjy opnimme (lykas elektryske of optyske enerzjy) en oergean nei in heger enerzjynivo, bekend as de opwûne steat. Elektroanen yn opteinste steat binne lykwols ynstabyl en sille nei in koarte perioade úteinlik weromkomme nei in leger enerzjynivo, bekend as de grûnstân. Tidens dit proses, it elektroan releases in foton, dat is spontane emisje. Sokke fotonen binne willekeurich yn termen fan frekwinsje, faze en rjochting, en ûntbrekke sadwaande gearhing.
Stimulearre Emission: De kaai foar stimulearre útstjit is dat wannear't in optein-state-elektroan in foton tsjinkomt mei in enerzjy dy't oerienkomt mei syn oergongenerzjy, kin it foton it elektroan freegje om werom te gean nei de grûnstatus, wylst in nij foton frijlitten wurdt. It nije foton is identyk oan it orizjinele yn termen fan frekwinsje, faze en propagaasjerjochting, wat resulteart yn gearhingjend ljocht. Dit ferskynsel fergruttet it oantal en enerzjy fan fotonen signifikant en is it kearnmeganisme fan lasers.
Posityf feedback Effekt fan stimulearre emission: Yn it ûntwerp fan lasers wurdt it stimulearre emisjeproses meardere kearen werhelle, en dit positive feedback-effekt kin it oantal fotonen eksponentiell ferheegje. Mei help fan in resonânsjefel holte wurdt de gearhing fan fotonen behâlden, en de yntinsiteit fan 'e ljocht beam wurdt kontinu ferhege.
2. Gain Medium
Degain mediumis it kearnmateriaal yn 'e laser dy't de amplifikaasje fan fotonen en de laserútfier bepaalt. It is de fysike basis foar stimulearre emisje, en har eigenskippen bepale de frekwinsje, golflingte en útfierkrêft fan 'e laser. It type en skaaimerken fan de winst medium direkt ynfloed op de tapassing en prestaasjes fan de laser.
Excitation Mechanism: Elektronen yn it winstmedium moatte wurde opwekke nei in heger enerzjynivo troch in eksterne enerzjyboarne. Dit proses wurdt normaal berikt troch eksterne enerzjyfoarsjenningssystemen. Algemiene eksitaasjemeganismen omfetsje:
Elektryske pompen: It stimulearjen fan de elektroanen yn it winstmedium troch in elektryske stroom oan te lizzen.
Optical Pumping: Spannend it medium mei in ljochtboarne (lykas in flitslamp of in oare laser).
Enerzjy Levels System: Elektronen yn it winstmedium wurde typysk ferdield yn spesifike enerzjynivo's. De meast foarkommende binnetwa-nivo systemenenfjouwer-nivo systemen. Yn in ienfâldich twa-nivo systeem, elektroanen oergong fan de grûn tastân nei de optein steat en dan werom nei de grûn steat troch stimulearre emisje. Yn in fjouwer-nivo systeem ûndergean elektroanen mear komplekse transysjes tusken ferskillende enerzjy nivo, faak resultearret yn hegere effisjinsje.
Soarten Gain Media:
Gas Gain Medium: Bygelyks, helium-neon (He-Ne) lasers. Gaswinstmedia binne bekend om har stabile útfier en fêste golflingte, en wurde in protte brûkt as standert ljochtboarnen yn laboratoaria.
Liquid Gain Medium: Bygelyks, dye lasers. Dye-molekulen hawwe goede excitaasje-eigenskippen oer ferskate golflingten, wêrtroch't se ideaal binne foar ynstelbere lasers.
Solid Gain Medium: Bygelyks, Nd (neodymium-doped yttrium aluminium granaat) lasers. Dizze lasers binne heul effisjint en krêftich, en wurde in protte brûkt yn yndustriële cutting, welding, en medyske tapassingen.
Semiconductor Gain Medium: Bygelyks, gallium arsenide (GaAs) materialen wurde in soad brûkt yn kommunikaasje en opto-elektroanyske apparaten lykas laser diodes.
3. Resonator Cavity
Deresonator holteis in strukturele komponint yn 'e laser brûkt foar feedback en amplification. De kearnfunksje dêrfan is it fergrutsjen fan it oantal fotonen produsearre troch stimulearre emisje troch se yn 'e holte te reflektearjen en te fersterkjen, en dus in sterke en rjochte laserútfier generearje.
Struktuer fan 'e resonatorholte: It bestiet meast út twa parallelle spegels. Ien is in folslein spegeljende spegel, bekend as deefterspegel, en de oare is in foar in part spegeljende spegel, bekend as deútgong spegel. Fotonen wjerspegelje hinne en wer binnen de holte en wurde fersterke troch ynteraksje mei de winst medium.
Resonânsje Betingst: It ûntwerp fan de resonatorholte moat oan bepaalde betingsten foldwaan, lykas derfoar soargje dat fotonen steande weagen foarmje binnen de holte. Dit fereasket dat de lingte fan 'e holte in mearfâld is fan' e lasergolflingte. Allinnich ljochtwellen dy't oan dizze betingsten foldogge kinne effektyf yn 'e holte wurde fersterke.
Utfier Beam: De foar in part reflektearjende spegel lit in diel fan 'e fersterke ljochtstraal trochgean, en foarmje de útfierstraal fan' e laser. Dizze beam hat hege rjochting, gearhing, en monochromaticity.
As jo mear wolle leare of ynteressearre binne yn lasers, nim dan gerêst kontakt mei ús op:
Lumispot
Adres: Building 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Sina
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobyl: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Webside: www.lumispot-tech.com
Post tiid: Sep-18-2024