Parimi themelor i punës i një lazer (amplifikimi i dritës nga emetimi i stimuluar i rrezatimit) bazohet në fenomenin e emetimit të stimuluar të dritës. Përmes një seri modelesh dhe strukturash të sakta, lazerët gjenerojnë rreze me koherencë të lartë, monokromatizë dhe shkëlqim. Lasers përdoren gjerësisht në teknologjinë moderne, përfshirë në fusha të tilla si komunikimi, mjekësia, prodhimi, matja dhe hulumtimi shkencor. Efikasiteti i tyre i lartë dhe karakteristikat e sakta të kontrollit i bëjnë ata përbërësi thelbësor të shumë teknologjive. Më poshtë është një shpjegim i hollësishëm i parimeve të punës të lazerëve dhe mekanizmave të llojeve të ndryshme të lazerëve.
1. Emetimi i stimuluar
Emetim i stimuluarështë parimi themelor pas gjenerimit të lazerit, i propozuar për herë të parë nga Einstein në 1917. Ky fenomen përshkruan se si prodhohen fotone më koherente përmes bashkëveprimit midis lëndës së dritës dhe gjendjes së ngazëllyer. Për të kuptuar më mirë emetimin e stimuluar, le të fillojmë me emetimin spontan:
Emetim spontan: Në atomet, molekulat ose grimcat e tjera mikroskopike, elektronet mund të thithin energji të jashtme (siç është energjia elektrike ose optike) dhe kalimi në një nivel më të lartë të energjisë, i njohur si gjendje e ngacmuar. Sidoqoftë, elektronet me gjendje të ngazëllyer janë të paqëndrueshme dhe përfundimisht do të kthehen në një nivel më të ulët të energjisë, të njohur si gjendje tokësore, 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 nuk kanë koherencë.
Emetim i stimuluar: Theelësi i emetimit të stimuluar është se kur një elektron i larguar nga shteti takon një foton me një energji që përputhet me energjinë e tij të tranzicionit, fotoni mund të nxisë elektronin të kthehet në gjendjen e tokës 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 e forcon ndjeshëm numrin dhe energjinë e fotoneve dhe është mekanizmi thelbësor i lazerëve.
Efekt pozitiv reagimi i emetimit të stimuluar: Në hartimin e lazerëve, procesi i stimuluar e emetimit përsëritet shumë herë, dhe ky efekt pozitiv reagimi mund të rrisë në mënyrë eksponenciale numrin e fotoneve. Me ndihmën e një zgavre rezonante, koherenca e fotoneve mbahet, dhe intensiteti i rrezes së dritës rritet vazhdimisht.
2. Fito Medium
fitoj mediumështë materiali thelbësor në lazer që përcakton amplifikimin e fotoneve dhe daljes lazer. Baza është baza fizike për emetimin e stimuluar, dhe vetitë e tij përcaktojnë frekuencën, gjatësinë e valës dhe fuqinë e daljes së lazerit. Lloji dhe karakteristikat e mediumit të fitimit ndikojnë drejtpërdrejt në aplikimin dhe performancën e lazerit.
Mekanizëm ngacmues: Elektronet në mediumin e fitimit duhet të ngacmohen në një nivel më të lartë të energjisë nga një burim i jashtëm i energjisë. Ky proces zakonisht arrihet nga sistemet e furnizimit me energji të jashtme. Mekanizmat e zakonshëm të ngacmimit përfshijnë:
Pompim elektrik: Elektronet emocionuese në mediumin e fitimit duke aplikuar një rrymë elektrike.
Pompim optik: Emocionues i mediumit me një burim drite (siç është një llambë flash ose një lazer tjetër).
Sistemi i niveleve të energjisë: Elektronet në mediumin e fitimit zakonisht shpërndahen në nivele specifike të energjisë. Më të zakonshmet janësisteme me dy niveledhesisteme me katër nivele. Në një sistem të thjeshtë me dy nivele, elektronet kalojnë nga gjendja tokësore në gjendjen e ngacmuar dhe më pas kthehen në gjendjen tokësore përmes emetimit të stimuluar. Në një sistem me katër nivele, elektronet pësojnë tranzicione më komplekse midis niveleve të ndryshme të energjisë, shpesh duke rezultuar në efikasitet më të lartë.
Llojet e mediave të fitimit:
Fitoni gazin e mesëm: Për shembull, lazer Helium-Neon (He-ne). Mediat e fitimit të gazit janë të njohura për prodhimin e tyre të qëndrueshëm dhe gjatësinë e valës fikse, dhe përdoren gjerësisht si burime standarde të dritës në laboratorë.
Fitoni Liquid Medium: Për shembull, lazerët e ngjyrave. Molekulat e ngjyrave kanë veti të mira ngacmimi nëpër gjatësi vale të ndryshme, duke i bërë ato ideale për lazer të akorduar.
Medium i Fitimit të ngurtë: Për shembull, lazerët ND (neodymium-doped yttrium alumini) lazer. Këto lazer janë shumë efikase dhe të fuqishme dhe përdoren gjerësisht në prerjet industriale, saldimin dhe aplikimet mjekësore.
Gjysmëpërçuesi fiton medium: Për shembull, materialet Gallium arsenide (GAAS) përdoren gjerësisht në komunikim dhe pajisjet optoelektronike siç janë diodat lazer.
3. Zgavra e Rezonatorit
zgavër e rezonatoritështë një përbërës strukturor në lazerin e përdorur për reagime dhe amplifikim. Funksioni i tij thelbësor është të përmirësojë numrin e fotoneve të prodhuara përmes emetimit të stimuluar duke i reflektuar dhe amplifikuar ato brenda zgavrës, duke gjeneruar kështu një prodhim të fortë dhe të përqendruar lazer.
Struktura e zgavrës së rezonatorit: Zakonisht 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 e daljes. Fotonet reflektojnë mbrapa dhe me radhë brenda zgavrës dhe amplifikohen përmes ndërveprimit me mediumin e fitimit.
Gjendje rezonimi: Dizajni i zgavrës së rezonatorit duhet të plotësojë kushte të caktuara, të tilla si sigurimi që fotonet të formojnë valë në këmbë brenda zgavrës. Kjo kërkon që gjatësia e zgavrës të jetë një shumëfish i gjatësisë së valës lazer. Vetëm valët e lehta që plotësojnë këto kushte mund të amplifikohen në mënyrë efektive brenda zgavrës.
Rreze daljeje: Pasqyra pjesërisht reflektuese lejon që një pjesë e rrezes së dritës së amplifikuar të kalojë përmes, duke formuar rrezen e daljes së lazerit. Kjo rreze ka drejtimin e lartë, koherencën dhe njëngjyrëzinë.
Nëse doni të mësoni më shumë ose jeni të interesuar për lazer, ju lutem mos ngurroni të na kontaktoni:
Lustër
Adresa: Ndërtesa 4 #, nr.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Kinë
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobile: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Uebfaqja: www.lumispot-tech.com
Koha e postimit: Shtator-18-2024