Основни принцип рада ласера (Лигхт Амплифицатион би Стимулатед Емиссион оф Радиатион) заснива се на феномену стимулисане емисије светлости. Кроз серију прецизних дизајна и структура, ласери стварају зраке високе кохерентности, монохроматике и осветљености. Ласери се широко користе у савременој технологији, укључујући у областима као што су комуникација, медицина, производња, мерење и научна истраживања. Њихова висока ефикасност и прецизне карактеристике управљања чине их основном компонентом многих технологија. Испод је детаљно објашњење принципа рада ласера и механизама различитих типова ласера.
1. Стимулисана емисија
Стимулисана емисијаје основни принцип иза генерисања ласера, који је први предложио Ајнштајн 1917. Овај феномен описује како се кохерентнији фотони производе кроз интеракцију између светлости и материје у побуђеном стању. Да бисмо боље разумели стимулисану емисију, почнимо са спонтаном емисијом:
Спонтане емисије: У атомима, молекулима или другим микроскопским честицама, електрони могу да апсорбују спољашњу енергију (као што је електрична или оптичка енергија) и пређу на виши ниво енергије, познат као побуђено стање. Међутим, електрони у побуђеном стању су нестабилни и на крају ће се након кратког периода вратити на нижи енергетски ниво, познат као основно стање. Током овог процеса, електрон ослобађа фотон, што је спонтана емисија. Такви фотони су насумични у смислу фреквенције, фазе и правца, па стога немају кохерентност.
Стимулисана емисија: Кључ за стимулисану емисију је да када електрон у побуђеном стању наиђе на фотон са енергијом која одговара његовој транзиционој енергији, фотон може да подстакне електрон да се врати у основно стање док ослобађа нови фотон. Нови фотон је идентичан оригиналном у смислу фреквенције, фазе и правца ширења, што резултира кохерентном светлошћу. Овај феномен значајно појачава број и енергију фотона и представља основни механизам ласера.
Ефекат позитивне повратне спреге стимулисане емисије: У дизајну ласера, процес стимулисане емисије се понавља више пута, а овај ефекат позитивне повратне спреге може експоненцијално повећати број фотона. Уз помоћ резонантне шупљине одржава се кохерентност фотона, а интензитет светлосног снопа се континуирано повећава.
2. Средњи добитак
Тхедобити средњије основни материјал у ласеру који одређује појачање фотона и ласерски излаз. То је физичка основа за стимулисану емисију, а њена својства одређују фреквенцију, таласну дужину и излазну снагу ласера. Тип и карактеристике медијума за појачавање директно утичу на примену и перформансе ласера.
Механизам побуде: Електрони у медијуму за појачавање треба да буду побуђени на виши ниво енергије помоћу спољашњег извора енергије. Овај процес се обично постиже екстерним системима за снабдевање енергијом. Уобичајени механизми побуде укључују:
Електрично пумпање: Побуђивање електрона у медијуму за појачавање применом електричне струје.
Оптицал Пумпинг: Узбудљив медијум са извором светлости (као што је блиц или други ласер).
Систем нивоа енергије: Електрони у медијуму за појачавање су типично распоређени у одређеним енергетским нивоима. Најчешћи судвостепени системиичетворостепени системи. У једноставном систему на два нивоа, електрони прелазе из основног стања у побуђено стање, а затим се враћају у основно стање кроз стимулисану емисију. У систему са четири нивоа, електрони пролазе кроз сложеније прелазе између различитих енергетских нивоа, што често доводи до веће ефикасности.
Врсте медија за појачавање:
Гас Гаин Медиум: На пример, хелијум-неонски (Хе-Не) ласери. Медији за појачање гаса су познати по свом стабилном излазу и фиксној таласној дужини и широко се користе као стандардни извори светлости у лабораторијама.
Ликуид Гаин Медиум: На пример, ласери за бојење. Молекули боје имају добра својства побуде на различитим таласним дужинама, што их чини идеалним за подесиве ласере.
Солид Гаин Медиум: На пример, Нд (итријум-алуминијум-гранат допиран неодимијумом) ласери. Ови ласери су веома ефикасни и моћни, и широко се користе у индустријском резању, заваривању и медицинским апликацијама.
Семицондуцтор Гаин Медиум: На пример, материјали галијум арсенида (ГаАс) се широко користе у комуникацијским и оптоелектронским уређајима као што су ласерске диоде.
3. Резонаторска шупљина
Тхерезонаторска шупљинаје структурна компонента у ласеру која се користи за повратне информације и појачање. Његова основна функција је да повећа број фотона произведених кроз стимулисану емисију рефлектујући их и појачавајући их унутар шупљине, чиме се генерише снажан и фокусиран ласерски излаз.
Структура резонаторске шупљине: Обично се састоји од два паралелна огледала. Једно је потпуно рефлектирајуће огледало, познато каозадњи ретровизор, а друго је делимично рефлективно огледало, познато каоизлазно огледало. Фотони се рефлектују напред-назад унутар шупљине и појачавају се кроз интеракцију са медијумом за појачавање.
Ресонанце Цондитион: Дизајн резонаторске шупљине мора испунити одређене услове, као што је осигурање да фотони формирају стојне таласе унутар шупљине. Ово захтева да дужина шупљине буде вишеструка од таласне дужине ласера. Само светлосни таласи који испуњавају ове услове могу се ефикасно појачати унутар шупљине.
Оутпут Беам: Делимично рефлектујуће огледало омогућава да део појачаног светлосног снопа прође кроз њега, формирајући излазни сноп ласера. Овај сноп има високу усмереност, кохерентност и монохроматичност.
Ако желите да сазнате више или сте заинтересовани за ласере, слободно нас контактирајте:
Лумиспот
Адреса: Буилдинг 4 #, Но.99 Фуронг 3рд Роад, Ксисхан Дист. Вуки, 214000, Кина
Тел: + 86-0510 87381808.
Мобилни: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Веб сајт: ввв.лумиспот-тецх.цом
Време поста: 18.09.2024