Parimi bazë i punës së një lazeri (Amplifikimi i Dritës nga Emetimi i Stimuluar i Rrezatimit) bazohet në fenomenin e emetimit të stimuluar të dritës. Përmes një sërë dizajnesh dhe strukturash të sakta, lazerët gjenerojnë rreze me koherencë, monokromaticitet dhe shkëlqim të lartë. Lazerët përdoren gjerësisht në teknologjinë moderne, duke përfshirë fusha të tilla si komunikimi, mjekësia, prodhimi, matja dhe kërkimi shkencor. Efikasiteti i tyre i lartë dhe karakteristikat e sakta të kontrollit i bëjnë ato përbërësin kryesor të shumë teknologjive. Më poshtë është një shpjegim i detajuar i parimeve të punës së lazerëve dhe mekanizmave të llojeve të ndryshme të lazerëve.
1. Emetim i Stimuluar
Emetim i stimuluarështë parimi themelor pas gjenerimit të lazerit, i propozuar për herë të parë nga Ajnshtajni në vitin 1917. Ky fenomen përshkruan se si prodhohen fotone më koherente përmes bashkëveprimit midis dritës dhe materies në gjendje të ngacmuar. Për të kuptuar më mirë emetimin e stimuluar, le të fillojmë me emetimin spontan:
Emetim spontanNë atome, molekula ose grimca të tjera mikroskopike, elektronet mund të thithin energji të jashtme (siç është energjia elektrike ose optike) dhe të kalojnë në një nivel më të lartë energjie, të njohur si gjendje e ngacmuar. Megjithatë, elektronet në gjendje të ngacmuar janë të paqëndrueshme dhe përfundimisht do të kthehen në një nivel më të ulët energjie, të njohur si gjendja themelore, pas një periudhe të shkurtër. Gjatë këtij procesi, elektroni lëshon një foton, i cili është emetim spontan. Fotone të tilla janë të rastësishme për sa i përket frekuencës, fazës dhe drejtimit, dhe kështu u mungon koherenca.
Emetim i StimuluarÇelësi i emetimit të stimuluar është se kur një elektron në gjendje të ngacmuar takohet me një foton me një energji që përputhet me energjinë e tij të tranzicionit, fotoni mund ta nxisë elektronin të kthehet në gjendjen bazë ndërsa lëshon një foton të ri. Fotoni i ri është identik me atë origjinal për sa i përket frekuencës, fazës dhe drejtimit të përhapjes, duke rezultuar në dritë koherente. Ky fenomen amplifikon ndjeshëm numrin dhe energjinë e fotoneve dhe është mekanizmi kryesor i lazerëve.
Efekti pozitiv i reagimit të emetimit të stimuluarNë projektimin e lazerëve, procesi i emetimit të stimuluar përsëritet shumë herë, dhe ky efekt pozitiv i reagimit mund të rrisë në mënyrë eksponenciale numrin e fotoneve. Me ndihmën e një zgavre rezonante, ruhet koherenca e fotoneve dhe intensiteti i rrezes së dritës rritet vazhdimisht.
2. Fitim i Mesëm
I/E/Të/Tëfitim mesatarështë materiali kryesor në lazer që përcakton amplifikimin e fotoneve dhe daljen e lazerit. Është baza fizike për emetimin e stimuluar dhe vetitë e tij përcaktojnë frekuencën, gjatësinë e valës dhe fuqinë dalëse të lazerit. Lloji dhe karakteristikat e mediumit të përforcimit ndikojnë drejtpërdrejt në zbatimin dhe performancën e lazerit.
Mekanizmi i ngacmimitElektronet në mjedisin e përforcimit duhet të ngacmohen në një nivel më të lartë energjie nga një burim i jashtëm energjie. Ky proces zakonisht arrihet nga sisteme të jashtme furnizimi me energji. Mekanizmat e zakonshëm të ngacmimit përfshijnë:
Pompim elektrikNgacmimi i elektroneve në mjedisin e përforcimit duke aplikuar një rrymë elektrike.
Pompimi optikNgacmimi i mediumit me një burim drite (siç është një llambë blici ose një lazer tjetër).
Sistemi i Niveleve të EnergjisëElektronet në mjedisin e fitimit zakonisht shpërndahen në nivele specifike energjie. Më të zakonshmet janësisteme me dy niveledhesisteme me katër niveleNë një sistem të thjeshtë me dy nivele, elektronet kalojnë nga gjendja themelore në gjendjen e ngacmuar dhe më pas kthehen në gjendjen themelore nëpërmjet emetimit të stimuluar. Në një sistem me katër nivele, elektronet i nënshtrohen kalimeve më komplekse midis niveleve të ndryshme të energjisë, duke rezultuar shpesh në efikasitet më të lartë.
Llojet e mediave të fitimit:
Fitimi i gazit mesatarPër shembull, lazerët helium-neon (He-Ne). Mediat me gaz janë të njohura për prodhimin e tyre të qëndrueshëm dhe gjatësinë e valës fikse, dhe përdoren gjerësisht si burime standarde drite në laboratorë.
Fitim i Lëngshëm i MesëmPër shembull, lazerët me ngjyrë. Molekulat e ngjyrës kanë veti të mira ngacmimi në gjatësi vale të ndryshme, duke i bërë ato ideale për lazerët e akordueshëm.
Fitim i ngurtë i mesëmPër shembull, lazerët Nd (granatë alumini itriumi të dopuar me neodymium). Këta lazerë janë shumë efikasë dhe të fuqishëm, dhe përdoren gjerësisht në prerjen industriale, saldimin dhe aplikimet mjekësore.
Mesatare e Fitimit të GjysmëpërçuesitPër shembull, materialet e arsenidit të galiumit (GaAs) përdoren gjerësisht në pajisjet e komunikimit dhe ato optoelektronike, siç janë diodat lazer.
3. Zgavra e rezonatorit
I/E/Të/Tëzgavrën e rezonatoritështë një komponent strukturor në lazerin e përdorur për reagim dhe amplifikim. Funksioni i tij kryesor është të rrisë numrin e fotoneve të prodhuara përmes emetimit të stimuluar duke i reflektuar dhe amplifikuar ato brenda zgavrës, duke gjeneruar kështu një dalje të fortë dhe të fokusuar të lazerit.
Struktura e zgavrës së rezonatoritZakonisht përbëhet nga dy pasqyra paralele. Njëra është një pasqyrë plotësisht reflektuese, e njohur sipasqyrë e pasme, dhe tjetra është një pasqyrë pjesërisht reflektuese, e njohur sipasqyrë dalëseFotonet reflektohen para dhe mbrapa brenda zgavrës dhe amplifikohen nëpërmjet bashkëveprimit me mjedisin e përforcimit.
Gjendja e RezonancësProjektimi i zgavrës së rezonatorit duhet të përmbushë kushte të caktuara, të tilla si sigurimi që fotonet të formojnë valë këmbësore brenda zgavrës. Kjo kërkon që gjatësia e zgavrës të jetë një shumëfish i gjatësisë së valës së lazerit. Vetëm valët e dritës që plotësojnë këto kushte mund të amplifikohen në mënyrë efektive brenda zgavrës.
Rreze dalësePasqyra pjesërisht reflektuese lejon që një pjesë e rrezes së dritës së amplifikuar të kalojë, duke formuar rrezen dalëse të lazerit. Kjo rreze ka drejtim të lartë, koherencë dhe monokromaticitet..
Nëse dëshironi të mësoni më shumë ose jeni të interesuar për lazerët, ju lutemi të na kontaktoni lirisht:
Lumispot
Adresa: Ndërtesa 4 #, Rruga e 3-të Nr. 99 Furong, Distrikti Xishan Wuxi, 214000, Kinë
Tel: + 86-0510 87381808.
Celular: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Uebfaqe: www.lumispot-tech.com
Koha e postimit: 18 shtator 2024