Parimi themelor i punës së një lazeri (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) bazohet në fenomenin e emetimit të stimuluar të dritës. Nëpërmjet një sërë modelesh dhe strukturash precize, lazerët gjenerojnë rreze me koherencë të lartë, monokromatike dhe shkëlqim. Lazerët përdoren gjerësisht në teknologjinë moderne, duke përfshirë në fusha të tilla si komunikimi, mjekësia, prodhimi, matja dhe kërkimi shkencor. Efikasiteti i tyre i lartë dhe karakteristikat e kontrollit të saktë i bëjnë ato komponentë thelbësore 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. Emetimi i stimuluar
Emetimi i stimuluarështë parimi themelor pas gjenerimit të lazerit, i propozuar për herë të parë nga Ajnshtajni në vitin 1917. Ky fenomen përshkruan sesi prodhohen fotone më koherente përmes ndërveprimit midis dritës dhe materies në gjendje të ngacmuar. Për të kuptuar më mirë emetimin e stimuluar, le të fillojmë me emetimin spontan:
Emetimi spontan: Në atome, molekula ose grimca të tjera mikroskopike, elektronet mund të thithin energji të jashtme (të tilla si energjia elektrike ose optike) dhe të kalojnë në një nivel më të lartë energjie, i njohur si gjendja e ngacmuar. Sidoqoftë, elektronet e gjendjes së ngacmuar janë të paqëndrueshme dhe përfundimisht do të kthehen në një nivel më të ulët të energjisë, i njohur si gjendja bazë, pas një periudhe të shkurtër. Gjatë këtij procesi, elektroni lëshon një foton, i cili është emetim spontan. Fotonet e tilla janë të rastësishme në aspektin e frekuencës, fazës dhe drejtimit, dhe për këtë arsye u mungon koherenca.
Emisioni i stimuluar: Çelësi i emetimit të stimuluar është se kur një elektron në gjendje të ngacmuar ndeshet me një foton me një energji që përputhet me energjinë e tij të tranzicionit, fotoni mund ta shtyjë 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 përforcon ndjeshëm numrin dhe energjinë e fotoneve dhe është mekanizmi kryesor i lazerëve.
Efekti i reagimit pozitiv të emetimit të stimuluar: Në projektimin e lazerëve, procesi i emetimit të stimuluar përsëritet disa herë, dhe ky efekt reagimi pozitiv mund të rrisë në mënyrë eksponenciale numrin e fotoneve. Me ndihmën e një zgavër rezonante, koherenca e fotoneve ruhet dhe intensiteti i rrezes së dritës rritet vazhdimisht.
2. Gain Medium
Tëfitojnë të mesmeështë materiali bazë 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 fitimit ndikojnë drejtpërdrejt në aplikimin dhe performancën e lazerit.
Mekanizmi i ngacmimit: Elektronet në mjedisin e fitimit duhet të ngacmohen në një nivel më të lartë energjie nga një burim i jashtëm energjie. Ky proces zakonisht arrihet nga sistemet e jashtme të furnizimit me energji. Mekanizmat e zakonshëm të ngacmimit përfshijnë:
Pompimi Elektrik: Ngacmimi i elektroneve në mjedisin e fitimit duke aplikuar një rrymë elektrike.
Pompimi optik: Ngacmimi i mediumit me një burim drite (si p.sh. një llambë blic ose një lazer tjetër).
Sistemi i niveleve të energjisë: Elektronet në mjedisin e fitimit zakonisht shpërndahen në nivele specifike të energjisë. Më të zakonshmet janësistemet me dy niveledhesistemet me katër nivele. Në një sistem të thjeshtë me dy nivele, elektronet kalojnë nga gjendja bazë në gjendjen e ngacmuar dhe më pas kthehen në gjendjen bazë përmes emetimit të stimuluar. Në një sistem me katër nivele, elektronet i nënshtrohen tranzicioneve më komplekse midis niveleve të ndryshme të energjisë, shpesh duke rezultuar në efikasitet më të lartë.
Llojet e mediave fituese:
Medium fitimi i gazit: Për shembull, lazerët helium-neon (He-Ne). Mediat e fitimit të gazit janë të njohura për daljen e tyre të qëndrueshme dhe gjatësinë e valës fikse, dhe përdoren gjerësisht si burime standarde të dritës në laboratorë.
Medium fitimi i lëngshëm: Për shembull, lazerët me ngjyra. Molekulat e bojës kanë veti të mira ngacmuese në gjatësi vale të ndryshme, duke i bërë ato ideale për lazer të sintonizueshëm.
Medium fitimi i ngurtë: Për shembull, lazerët Nd (garnet alumini ytriumi i dopuar me neodymium). Këta lazer janë shumë efikasë dhe të fuqishëm dhe përdoren gjerësisht në prerjen industriale, saldimin dhe aplikimet mjekësore.
Medium fitimi gjysmëpërçues: Për shembull, materialet e arsenidit të galiumit (GaAs) përdoren gjerësisht në pajisjet e komunikimit dhe optoelektronike si diodat lazer.
3. Zgavra e rezonatorit
Tëzgavra e rezonatoritështë një komponent strukturor në lazer që përdoret për reagime dhe përforcim. Funksioni i tij kryesor është të rrisë numrin e fotoneve të prodhuara përmes emetimit të stimuluar duke i reflektuar dhe përforcuar ato brenda zgavrës, duke gjeneruar kështu një dalje të fortë dhe të fokusuar 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 reflektohen mbrapa dhe mbrapa brenda zgavrës dhe amplifikohen përmes ndërveprimit me mediumin e fitimit.
Gjendja e rezonancës: Dizajni i zgavrës së rezonatorit duhet të plotësojë disa kushte, si p.sh. të sigurojë që fotonet të formojnë valë në këmbë 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 përforcohen në mënyrë efektive brenda zgavrës.
Rrezja e daljes: Pasqyra pjesërisht reflektuese lejon që një pjesë e rrezes së dritës së përforcuar të kalojë, duke formuar rrezen dalëse të lazerit. Kjo rreze ka drejtim, koherencë dhe monokromatike të lartë.
Nëse dëshironi të mësoni më shumë ose jeni të interesuar për lazer, ju lutemi mos ngurroni të na kontaktoni:
Lumispot
Adresa: Pallati 4 #, Nr.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Kinë
Tel: + 86-0510 87381808.
Celular: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Faqja e internetit: www.lumispot-tech.com
Koha e postimit: Shtator-18-2024