Fitsipiky ny famokarana laser

Nahoana isika no mila mahafantatra ny fitsipiky ny laser?

Ny fahafantarana ny fahasamihafana misy eo amin'ny laser semiconductor mahazatra, fibre, discs, aryYAG laserdia afaka manampy amin'ny fahazoana fahatakarana tsara kokoa sy mandray anjara amin'ny fifanakalozan-kevitra bebe kokoa mandritra ny dingana fifantenana.

Ny lahatsoratra dia mifantoka indrindra amin'ny siansa malaza: fampidiran-dresaka fohy momba ny fitsipiky ny famokarana laser, ny firafitry ny laser, ary ny karazana laser mahazatra.

Voalohany, ny fitsipiky ny famokarana tamin'ny laser

Ny laser dia novokarina tamin'ny alalan'ny fifandraisana misy eo amin'ny hazavana sy ny zavatra, fantatra amin'ny hoe stimulated radiation amplification; Ny fahafantarana ny fanamafisan'ny taratra stimulité dia mitaky ny fahatakarana ny hevitr'i Einstein momba ny fivoahana ho azy, ny fisoronana stimulité, ary ny taratra stimulité, ary koa ireo fototra teorika ilaina.

Fototra teorika 1: Modely Bohr

Ny modelin'i Bohr dia manome ny firafitry ny atôma anatiny indrindra, ka mahatonga azy io ho mora ny mahatakatra ny fomba nitrangan'ny laser. Ny atôma dia voaforon'ny nucleus sy ny elektrôna ivelan'ny nucleus, ary ny orbitralin'ny elektrôna dia tsy kisendrasendra. Ny elektrôna dia tsy manana afa-tsy orbital sasany, ka ao anatin'izany ny orbital anatiny indrindra dia antsoina hoe fanjakana tany; Raha ny elektrôna no ao amin'ny tany, ny angovo no ambany indrindra. Raha misy elektrôna mitsambikina avy amin'ny orbitra iray, dia antsoina hoe fanjakana mientanentana voalohany izy io, ary ny angovon'ny fanjakana mientanentana voalohany dia ho ambony noho ny an'ny tany; Ny orbit iray hafa dia antsoina hoe fanjakana mientanentana faharoa;

Ny antony mahatonga ny laser dia satria ny elektrôna dia hifindra amin'ny orbit samihafa amin'ity modely ity. Raha mandray angovo ny elektrôna, dia afaka mihazakazaka avy amin'ny tany ho any amin'ny fanjakana mientanentana; Raha misy elektrôna miverina avy amin'ny fanjakana mientanentana mankany amin'ny tany, dia hamoaka angovo izy, izay matetika avoaka amin'ny endrika laser.

Fototra ara-teorika faha-2: Ny teorian'ny taratra namporisika an'i Einstein

Tamin'ny 1917, i Einstein dia nanolotra ny teoria momba ny taratra mihetsiketsika, izay fototry ny teorika amin'ny lasers sy ny famokarana laser: ny fisintonana na ny famoahana ny zavatra dia vokatry ny fifandraisana misy eo amin'ny sehatry ny taratra sy ny singa mandrafitra ny zavatra, ary ny fotony. Ny essence dia ny fifindran'ny singa eo amin'ny haavon'ny angovo samihafa. Misy dingana telo samihafa amin'ny fifandraisana misy eo amin'ny hazavana sy ny zavatra: emission ho azy, emission stimulité, ary absorption stimulité. Ho an'ny rafitra misy singa marobe, ireo dingana telo ireo dia miara-miaina foana ary mifandray akaiky.

Famoahana tampoka:

Araka ny aseho eo amin'ny sary: ​​ny elektrôna amin'ny haavon'ny angovo avo E2 dia mivadika ho azy mankany amin'ny haavon'ny angovo ambany E1 ary mamoaka foton'ny angovo hv, ary hv=E2-E1; Io fizotry ny tetezamita mandeha ho azy sy tsy misy ifandraisany io dia antsoina hoe transition spontaneous, ary ny onjam-pahazavana avoakan'ny fifindrana mandeha ho azy dia antsoina hoe radiation spontaneous.

Ny toetran'ny famotsorana ho azy: Ny foton'ny tsirairay dia mahaleo tena, manana tari-dalana sy dingana samihafa, ary ny fotoana fisehoana dia kisendrasendra ihany koa. Izy io dia an'ny hazavana incoherent sy mikorontana, izay tsy ny hazavana takian'ny laser. Noho izany, ny fizotry ny famokarana tamin'ny laser dia mila mampihena io karazana hazavana mania io. Izany koa no iray amin'ireo antony mahatonga ny halavan'ny onjam-n'ny laser isan-karazany manana hazavana mania. Raha fehezina tsara, dia azo tsinontsinoavina ny ampahany amin'ny famoahana ho azy amin'ny laser. Ny laser madio kokoa, toy ny 1060 nm, dia 1060 nm izy rehetra, Ity karazana laser ity dia manana taham-pitrandrahana sy hery matanjaka.

Mandrisika hisakana ny fiasan'ireny:

Ny elektrôna amin'ny haavon'ny angovo ambany (orbital ambany), aorian'ny fandraisan'anjaran'ny photon, dia miova ho amin'ny haavon'ny angovo ambony (orbitaly avo), ary io dingana io dia antsoina hoe stimuliant absorption. Zava-dehibe ny hisakana ny fiasan'ireny ary iray amin'ireo dingana lehibe amin'ny paompy. Ny loharanon'ny paompy tamin'ny laser dia manome angovon'ny foton mba hahatonga ny poti ao amin'ny medium gain mba hifindra ary hiandry taratra mihetsiketsika amin'ny haavon'ny angovo avo kokoa, mamoaka ny laser.

Taratra taitra:

Rehefa taratra amin'ny hazavana avy amin'ny angovo ivelany (hv=E2-E1), ny elektrôna amin'ny haavon'ny angovo avo dia mientanentana amin'ny foton'ny ivelany ary mitsambikina mankany amin'ny haavon'ny angovo ambany (ny orbita avo dia mihazakazaka mankany amin'ny orbitra ambany). Amin'izay fotoana izay ihany koa dia mamoaka photon mitovy tanteraka amin'ny photon ivelany. Ity dingana ity dia tsy mandray ny hazavana fientanam-po tany am-boalohany, noho izany dia hisy fotony roa mitovy, izay azo raisina ho toy ny fandroran'ny elektrôna ny foton'ny fanindroany teo aloha, Ity dingan'ny luminescence ity dia antsoina hoe taratra stimulité, izay ny fizotry ny fikorianan'ny stimulité.

Rehefa mazava tsara ny teoria, dia tena tsotra ny fananganana laser, araka ny asehon'ny sary etsy ambony: eo ambanin'ny fepetra ara-dalàna momba ny fahamarinan-toerana ara-materialy, ny ankamaroan'ny elektronika dia ao amin'ny tany, ny elektronika amin'ny tany, ary ny laser dia miankina amin'ny taratra mandrisika. Noho izany, ny firafitry ny tamin'ny laser dia ny hamela nandrisika absorption hitranga voalohany, mitondra elektrôna ho amin'ny haavon'ny angovo avo, ary avy eo dia manome excitation mahatonga be dia be ny angovo avo lenta elektronika mba hiharan'ny taratra taratra, namoaka photons, Avy amin'izany, ny laser dia afaka mamorona. Manaraka, dia hampiditra ny rafitra tamin'ny laser.

Laser rafitra:

Ampifanaraho amin'ny firafitry ny laser amin'ny fepetra famokarana laser voalaza teo aloha tsirairay:

Toetran'ny fisehoan-javatra sy rafitra mifandraika amin'izany:

1. Misy fitaovam-pitrandrahana izay manome vokatra fanamafisana toy ny fitaovana miasa tamin'ny laser, ary ny potiny mavitrika dia manana rafitra haavon'ny angovo mety amin'ny famokarana taratra mihetsiketsika (indrindra fa afaka manondraka elektrôna amin'ny orbitals avo lenta ary misy mandritra ny fe-potoana iray. , ary avy eo dia mamoaka fotona ao anatin'ny fofonaina iray amin'ny alàlan'ny taratra stimulité);

2. Misy loharano fientanam-po ivelany (loharano paompy) izay afaka manondraka elektrôna avy any amin'ny ambaratonga ambany mankany amin'ny ambaratonga ambony, ka mahatonga ny fiovaovan'ny isan'ny singa eo anelanelan'ny ambaratonga ambony sy ambany amin'ny laser (izany hoe, rehefa misy poti-angovo avo kokoa noho ny poti-angovo ambany), toy ny jiro xenon amin'ny laser YAG;

3. Misy lavaka manetriketrika izay afaka mahatratra laser oscillation, mampitombo ny halavan'ny fiasan'ny fitaovana miasa tamin'ny laser, manara-maso ny onjam-pahazavana fomba, mifehy ny fampielezana ny taratra, fifantenana amplify ny taratra taratra matetika mba hanatsarana ny monochromaticity (miantoka fa ny laser dia mivoaka amin'ny angovo iray).

Ny rafitra mifanaraka amin'izany dia aseho amin'ny sary etsy ambony, izay rafitra tsotra amin'ny laser YAG. Ny rafitra hafa dia mety ho sarotra kokoa, fa ny fototra dia ity. Ny fizotran'ny famokarana laser dia aseho amin'ny sary:

Fanasokajiana laser: amin'ny ankapobeny dia sokajiana amin'ny alàlan'ny fahazoana medium na amin'ny endrika angovo laser

Mahazo fanasokajiana antonony:

Laser gazy karbonika: Ny fitaovam-pitrandrahana amin'ny laser gazy karbonika dia hélium syCO2 tamin'ny laser,miaraka amin'ny halavan'ny onjam-n'ny laser 10.6um, izay iray amin'ireo vokatra tamin'ny laser voalohany natomboka. Ny welding tamin'ny laser tany am-boalohany dia mifototra indrindra amin'ny gazy karbonika tamin'ny laser, izay ampiasaina indrindra amin'izao fotoana izao ny welding sy ny fanapahana fitaovana tsy metaly (lamba, plastika, hazo, sns). Ankoatra izany, dia ampiasaina amin'ny milina lithography. Ny laser gazy karbonika dia tsy azo ampitaina amin'ny alàlan'ny fibre optique ary mandeha amin'ny lalana optique spatial, Ny Tongkuai voalohany dia vita tsara, ary fitaovana fanapahana be dia be no nampiasaina;

YAG (yttrium aluminium garnet) tamin'ny laser: YAG kristaly doped amin'ny neodymium (Nd) na yttrium (Yb) metaly ion dia ampiasaina ho toy ny tamin'ny laser mahazo medium, miaraka amin'ny halavan'ny onjam 1.06um. Ny laser YAG dia afaka mamoaka pulses avo kokoa, fa ny salan'isan'ny hery dia ambany, ary ny hery faratampony dia mety hahatratra 15 heny noho ny salan'isa. Raha laser pulse indrindra dia tsy azo tratrarina ny vokatra mitohy; Saingy azo ampitaina amin'ny alàlan'ny fibre optique izany, ary miaraka amin'izay koa, mitombo ny tahan'ny absorption amin'ny fitaovana metaly, ary manomboka ampiharina amin'ny fitaovana avo lenta, izay ampiharina voalohany amin'ny saha 3C;

Fibre laser: Ny mahazatra amin'izao fotoana izao eo amin'ny tsena dia mampiasa fibre doped ytterbium ho toy ny medium gain, miaraka amin'ny halavan'ny onjam 1060nm. Mizara bebe kokoa amin'ny laser fibre sy disc mifototra amin'ny endriky ny medium; Ny fibre optic dia maneho ny IPG, raha ny kapila kosa dia maneho ny Tongkuai.

Semiconductor tamin'ny laser: Ny fahazoana antonony dia semiconductor PN junction, ary ny halavan'ny onjam-n'ny laser semiconductor dia indrindra amin'ny 976nm. Amin'izao fotoana izao, semiconductor akaiky-infrared lasers no tena ampiasaina amin'ny cladding, miaraka amin'ny hazavana toerana ambony 600um. Laserline dia orinasa solontenan'ny laser semiconductor.

Voasokajy amin'ny endriky ny hetsika angovo: Pulse laser (PULSE), quasi continuous laser (QCW), continuous laser (CW)

Pulse tamin'ny laser: nanosecond, picosecond, femtosecond, ity avo-matetika pulse laser (ns, pulse sakan'ny) matetika dia afaka hahatratra avo tampon'isa angovo, avo matetika (MHZ) fanodinana, ampiasaina amin'ny fanodinana manify varahina sy aluminium tsy mitovy fitaovana, ary koa ny fanadiovana ny ankamaroany. . Amin'ny alàlan'ny fampiasana angovo avo lenta dia afaka mandrehitra haingana ny fitaovana fototra izy io, miaraka amin'ny fotoana fohy sy ny faritra misy hafanana kely. Manana tombony amin'ny fanodinana fitaovana faran'izay manify (ambany 0.5mm);

Quasi mitohy laser (QCW): Noho ny tahan'ny famerimberenana avo sy ny tsingerin'ny adidy ambany (ambany 50%), ny sakan'ny pulseQCW tamin'ny lasermahatratra 50 us-50 ms, mameno ny banga eo amin'ny kilowatt ambaratonga mitohy fibre tamin'ny laser sy Q-niova pulse laser; Ny herin'ny tampon'ny laser fibre mitohy dia mety hahatratra 10 heny noho ny herin'ny salan'isa amin'ny fomba fiasa mitohy. QCW tamin'ny laser amin'ny ankapobeny dia manana fomba roa, ny iray dia mitohy welding amin'ny hery ambany, ary ny iray pulsed tamin'ny laser welding tamin'ny tampon'isan'ny hery ny 10 heny ny eo ho eo ny hery, izay afaka hahatratra fitaovana matevina kokoa sy ny hafanana welding, ary koa ny mifehy ny hafanana ao anatin'ny a faritra tena kely;

Laser Continuous (CW): Ity no fampiasa matetika indrindra, ary ny ankamaroan'ny laser hita eny an-tsena dia ny laser CW izay mamoaka laser hatrany ho an'ny fanodinana welding. Fibre tamin'ny laser dia mizara ho tokana-mode sy multi-mode lasers araka ny samy hafa savaivony fototra sy ny taratra toetra, ary azo ampifanarahana amin'ny toe-javatra fampiharana samy hafa.