Die basiese werkbeginsel van 'n laser

Die basiese werkbeginsel van 'n laser (Ligversterking deur Gestimuleerde Emissie van Straling) is gebaseer op die verskynsel van gestimuleerde emissie van lig. Deur 'n reeks presiese ontwerpe en strukture genereer lasers strale met hoë koherensie, monochromatiesheid en helderheid. Lasers word wyd gebruik in moderne tegnologie, insluitend in velde soos kommunikasie, medisyne, vervaardiging, meting en wetenskaplike navorsing. Hul hoë doeltreffendheid en presiese beheereienskappe maak hulle die kernkomponent van baie tegnologieë. Hieronder is 'n gedetailleerde verduideliking van die werkbeginsels van lasers en die meganismes van verskillende tipes lasers.

1. Gestimuleerde Emissie

Gestimuleerde emissieis die fundamentele beginsel agter lasergenerering, wat die eerste keer deur Einstein in 1917 voorgestel is. Hierdie verskynsel beskryf hoe meer koherente fotone geproduseer word deur die interaksie tussen lig en opgewekte materie. Om gestimuleerde emissie beter te verstaan, kom ons begin met spontane emissie:

Spontane EmissieIn atome, molekules of ander mikroskopiese deeltjies kan elektrone eksterne energie (soos elektriese of optiese energie) absorbeer en oorgaan na 'n hoër energievlak, bekend as die opgewekte toestand. Opgewekte-toestand-elektrone is egter onstabiel en sal uiteindelik na 'n kort tydperk terugkeer na 'n laer energievlak, bekend as die grondtoestand. Gedurende hierdie proses stel die elektron 'n foton vry, wat spontane emissie is. Sulke fotone is lukraak in terme van frekwensie, fase en rigting, en het dus nie koherensie nie.

Gestimuleerde EmissieDie sleutel tot gestimuleerde emissie is dat wanneer 'n opgewekte-toestand-elektron 'n foton teëkom met 'n energie wat ooreenstem met sy oorgangsenergie, die foton die elektron kan aanspoor om na die grondtoestand terug te keer terwyl 'n nuwe foton vrygestel word. Die nuwe foton is identies aan die oorspronklike een in terme van frekwensie, fase en voortplantingsrigting, wat lei tot koherente lig. Hierdie verskynsel versterk die aantal en energie van fotone aansienlik en is die kernmeganisme van lasers.

Positiewe Terugvoereffek van Gestimuleerde EmissieIn die ontwerp van lasers word die gestimuleerde emissieproses verskeie kere herhaal, en hierdie positiewe terugvoereffek kan die aantal fotone eksponensieel verhoog. Met behulp van 'n resonante holte word die koherensie van fotone gehandhaaf, en die intensiteit van die ligstraal word voortdurend verhoog.

2. Kry Medium

Diewinsmediumis die kernmateriaal in die laser wat die versterking van fotone en die laseruitset bepaal. Dit is die fisiese basis vir gestimuleerde emissie, en die eienskappe daarvan bepaal die frekwensie, golflengte en uitsetkrag van die laser. Die tipe en eienskappe van die versterkingsmedium beïnvloed direk die toepassing en werkverrigting van die laser.

OpwekkingsmeganismeElektrone in die versterkingsmedium moet deur 'n eksterne energiebron tot 'n hoër energievlak opgewek word. Hierdie proses word gewoonlik deur eksterne energievoorsieningstelsels bereik. Algemene opwekkingsmeganismes sluit in:

Elektriese Pompwerk: Opwekking van die elektrone in die versterkingsmedium deur 'n elektriese stroom toe te pas.

Optiese pompingDie medium opwek met 'n ligbron (soos 'n flitslamp of 'n ander laser).

Energievlakke StelselElektrone in die versterkingsmedium word tipies in spesifieke energievlakke versprei. Die mees algemene istweevlakstelselsenviervlakstelselsIn 'n eenvoudige tweevlakstelsel gaan elektrone oor van die grondtoestand na die opgewekte toestand en keer dan terug na die grondtoestand deur gestimuleerde emissie. In 'n viervlakstelsel ondergaan elektrone meer komplekse oorgange tussen verskillende energievlakke, wat dikwels lei tot hoër doeltreffendheid.

Tipes Winsmedia:

GaswinsmediumByvoorbeeld, helium-neon (He-Ne) lasers. Gaswinsmedia is bekend vir hul stabiele uitset en vaste golflengte, en word wyd gebruik as standaard ligbronne in laboratoriums.

VloeistofwinsmediumByvoorbeeld, kleurstoflasers. Kleurstofmolekules het goeie opwekkingseienskappe oor verskillende golflengtes, wat hulle ideaal maak vir afstembare lasers.

Vaste Versterking MediumByvoorbeeld, Nd (neodymium-gedoteerde yttrium aluminium granaat) lasers. Hierdie lasers is hoogs doeltreffend en kragtig, en word wyd gebruik in industriële sny, sweiswerk en mediese toepassings.

HalfgeleierwinsmediumGalliumarsenied (GaAs)-materiale word byvoorbeeld wyd gebruik in kommunikasie- en opto-elektroniese toestelle soos laserdiodes.

3. Resonatorholte

Dieresonatorholteis 'n strukturele komponent in die laser wat vir terugvoer en versterking gebruik word. Die kernfunksie daarvan is om die aantal fotone wat deur gestimuleerde emissie geproduseer word, te verhoog deur hulle binne die holte te reflekteer en te versterk, en sodoende 'n sterk en gefokusde laseruitset te genereer.

Struktuur van die ResonatorholteDit bestaan ​​gewoonlik uit twee parallelle spieëls. Een is 'n volledig weerkaatsende spieël, bekend as dieagterspieël, en die ander is 'n gedeeltelik weerkaatsende spieël, bekend as dieuitvoerspieëlFotone reflekteer heen en weer binne die holte en word versterk deur interaksie met die versterkingsmedium.

ResonansietoestandDie ontwerp van die resonatorholte moet aan sekere voorwaardes voldoen, soos om te verseker dat fotone staande golwe binne die holte vorm. Dit vereis dat die holtelengte 'n veelvoud van die lasergolflengte moet wees. Slegs liggolwe wat aan hierdie voorwaardes voldoen, kan effektief binne die holte versterk word.

UitsetstraalDie gedeeltelik weerkaatsende spieël laat 'n gedeelte van die versterkte ligstraal deur, wat die laser se uitsetstraal vorm. Hierdie straal het hoë rigting, koherensie en monochromatiesiteit..

As jy meer wil weet of belangstel in lasers, kontak ons ​​gerus:

Lumispot

Adres: Gebou 4 #, No.99 Furong 3de Pad, Xishan-distrik Wuxi, 214000, China

Tel: + 86-0510 87381808.

Selfoon: + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

Webwerf: www.lumispot-tech.com