Tanysgrifiwch i'n Cyfryngau Cymdeithasol i gael y post prydlon
Mae laserau, conglfaen technoleg fodern, yr un mor hynod ddiddorol ag y maent yn gymhleth. Yn eu calon mae symffoni o gydrannau sy'n gweithio yn unsain i gynhyrchu golau cydlynol, chwyddedig. Mae'r blog hwn yn ymchwilio i gymhlethdodau'r cydrannau hyn, gyda chefnogaeth egwyddorion a hafaliadau gwyddonol, i ddarparu dealltwriaeth ddyfnach o dechnoleg laser.
Mewnwelediadau Uwch i gydrannau system laser: persbectif technegol ar gyfer gweithwyr proffesiynol
| Gydrannau | Swyddogaeth | Enghreifftiau |
| Ennill cyfrwng | Y cyfrwng ennill yw'r deunydd mewn laser a ddefnyddir ar gyfer ymhelaethu golau. Mae'n hwyluso ymhelaethiad golau trwy'r broses o wrthdroad poblogaeth ac allyriadau ysgogol. Mae'r dewis o gyfrwng ennill yn pennu nodweddion ymbelydredd y laser. | Laserau cyflwr solid: ee, nd: yag (garnet alwminiwm yttrium neodymiwm), a ddefnyddir mewn cymwysiadau meddygol a diwydiannol.Laserau nwy: ee laserau CO2, a ddefnyddir ar gyfer torri a weldio.Laserau lled -ddargludyddion:Ee, deuodau laser, a ddefnyddir mewn cyfathrebu opteg ffibr ac awgrymiadau laser. |
| Ffynhonnell bwmpio | Mae'r ffynhonnell bwmpio yn darparu egni i'r cyfrwng ennill i gyflawni gwrthdroad poblogaeth (y ffynhonnell ynni ar gyfer gwrthdroad poblogaeth), gan alluogi gweithrediad laser. | Pwmpio Optegol: Defnyddio ffynonellau golau dwys fel fflachlamps i bwmpio laserau cyflwr solid.Pwmpio Trydanol: Cyffroi'r nwy mewn laserau nwy trwy gerrynt trydan.Pwmpio lled -ddargludyddion: Defnyddio deuodau laser i bwmpio'r cyfrwng laser cyflwr solid. |
| Ceudod optegol | Mae'r ceudod optegol, sy'n cynnwys dau ddrych, yn adlewyrchu golau i gynyddu hyd llwybr y golau yn y cyfrwng ennill, a thrwy hynny wella ymhelaethiad golau. Mae'n darparu mecanwaith adborth ar gyfer ymhelaethu laser, gan ddewis nodweddion sbectrol a gofodol y golau. | Ceudod planar-planar: A ddefnyddir mewn ymchwil labordy, strwythur syml.Ceudod planar-concave: Yn gyffredin mewn laserau diwydiannol, yn darparu trawstiau o ansawdd uchel. Ceudod: Fe'i defnyddir mewn dyluniadau penodol o laserau cylch, fel laserau nwy cylch. |
Y cyfrwng ennill: Nexus o fecaneg cwantwm a pheirianneg optegol
Dynameg cwantwm yn y cyfrwng ennill
Y cyfrwng ennill yw lle mae'r broses sylfaenol o ymhelaethu golau yn digwydd, ffenomen wedi'i gwreiddio'n ddwfn mewn mecaneg cwantwm. Mae'r rhyngweithio rhwng cyflyrau ynni a gronynnau yn y cyfrwng yn cael ei lywodraethu gan egwyddorion allyriadau ysgogedig a gwrthdroad poblogaeth. Disgrifir y berthynas dyngedfennol rhwng dwyster golau (I), y dwyster cychwynnol (I0), y groestoriad trosglwyddo (σ21), a niferoedd y gronynnau ar y ddwy lefel egni (n2 a n1) gan yr hafaliad i = i0e^(σ21 (n2-n1) l). Mae cyflawni gwrthdroad poblogaeth, lle mae N2> N1, yn hanfodol ar gyfer ymhelaethu ac mae'n gonglfaen i ffiseg laser [1].
Systemau tair lefel yn erbyn pedair lefel
Mewn dyluniadau laser ymarferol, mae systemau tair lefel a phedair lefel yn cael eu defnyddio'n gyffredin. Er bod systemau tair lefel, er eu bod yn symlach, yn gofyn am fwy o egni i gyflawni gwrthdroad poblogaeth gan mai'r lefel laser is yw'r wladwriaeth ddaear. Ar y llaw arall, mae systemau pedair lefel yn cynnig llwybr mwy effeithlon i wrthdroad poblogaeth oherwydd y pydredd di-ymateb cyflym o'r lefel ynni uwch, gan eu gwneud yn fwy cyffredin mewn cymwysiadau laser modern [2].
Is Gwydr wedi'i dopio erbiumcyfrwng ennill?
Ydy, mae gwydr wedi'i dopio erbium yn wir yn fath o gyfrwng ennill a ddefnyddir mewn systemau laser. Yn y cyd -destun hwn, mae "dopio" yn cyfeirio at y broses o ychwanegu rhywfaint o ïonau erbium (er³⁺) i'r gwydr. Mae Erbium yn elfen ddaear brin a all, o'i hymgorffori mewn gwesteiwr gwydr, ymhelaethu yn effeithiol ar olau trwy allyriadau wedi'i ysgogi, proses sylfaenol mewn gweithrediad laser.
Mae gwydr wedi'i dopio erbium yn arbennig o nodedig am ei ddefnyddio mewn laserau ffibr a chwyddseinyddion ffibr, yn enwedig yn y diwydiant telathrebu. Mae'n addas iawn ar gyfer y cymwysiadau hyn oherwydd ei fod yn ymhelaethu'n effeithlon ar olau ar donfeddi tua 1550 nm, sy'n donfedd allweddol ar gyfer cyfathrebu ffibr optegol oherwydd ei golled isel mewn ffibrau silica safonol.
YerbiwmMae ïonau yn amsugno golau pwmp (yn aml o alaser) ac yn gyffrous i wladwriaethau ynni uwch. Pan fyddant yn dychwelyd i gyflwr ynni is, maent yn allyrru ffotonau ar y donfedd lasing, gan gyfrannu at y broses laser. Mae hyn yn gwneud gwydr wedi'i dopio erbium yn gyfrwng ennill effeithiol ac a ddefnyddir yn helaeth mewn amrywiol ddyluniadau laser a mwyhadur.
Blogiau cysylltiedig: Newyddion - Gwydr wedi'i dopio erbium: Gwyddoniaeth a Cheisiadau
Mecanweithiau pwmpio: y grym y tu ôl i laserau
Dulliau amrywiol o gyflawni gwrthdroad poblogaeth
Mae'r dewis o fecanwaith pwmpio yn ganolog wrth ddylunio laser, gan ddylanwadu ar bopeth o effeithlonrwydd i donfedd allbwn. Mae pwmpio optegol, gan ddefnyddio ffynonellau golau allanol fel fflachlamps neu laserau eraill, yn gyffredin mewn laserau cyflwr solid a llifynnau. Yn nodweddiadol, defnyddir dulliau rhyddhau trydanol mewn laserau nwy, tra bod laserau lled -ddargludyddion yn aml yn defnyddio pigiad electron. Mae effeithlonrwydd y mecanweithiau pwmpio hyn, yn enwedig mewn laserau cyflwr solid wedi'u pwmpio â deuod, wedi bod yn ganolbwynt sylweddol i ymchwil ddiweddar, gan gynnig effeithlonrwydd a chrynhoad uwch [3].
Ystyriaethau technegol wrth bwmpio effeithlonrwydd
Mae effeithlonrwydd y broses bwmpio yn agwedd hanfodol ar ddylunio laser, gan effeithio ar berfformiad cyffredinol ac addasrwydd cymhwysiad. Mewn laserau cyflwr solid, gall y dewis rhwng fflachlamps a deuodau laser fel ffynhonnell bwmp effeithio'n sylweddol ar effeithlonrwydd, llwyth thermol ac ansawdd trawst y system. Mae datblygu deuodau laser pŵer uchel, effeithlonrwydd uchel wedi chwyldroi systemau laser DPSS, gan alluogi dyluniadau mwy cryno ac effeithlon [4].
Y ceudod optegol: peirianneg y trawst laser
Dylunio Ceudod: Deddf Cydbwyso Ffiseg a Pheirianneg
Nid cydran oddefol yn unig yw'r ceudod optegol, neu'r cyseinydd, ond yn gyfranogwr gweithredol wrth lunio'r trawst laser. Mae dyluniad y ceudod, gan gynnwys crymedd ac aliniad y drychau, yn chwarae rhan hanfodol wrth bennu sefydlogrwydd, strwythur modd ac allbwn y laser. Rhaid i'r ceudod gael ei gynllunio i wella'r enillion optegol wrth leihau colledion, her sy'n cyfuno peirianneg optegol ag opteg tonnau5.
Amodau osciliad a dewis modd
Er mwyn i osciliad laser ddigwydd, rhaid i'r enillion a ddarperir gan y cyfrwng fod yn fwy na'r colledion o fewn y ceudod. Mae'r cyflwr hwn, ynghyd â'r gofyniad am arosod tonnau cydlynol, yn mynnu mai dim ond rhai dulliau hydredol sy'n cael eu cefnogi. Mae'r bylchau modd a strwythur cyffredinol y modd yn cael eu dylanwadu gan hyd corfforol y ceudod a mynegai plygiannol y cyfrwng ennill [6].
Nghasgliad
Mae dylunio a gweithredu systemau laser yn cwmpasu sbectrwm eang o ffiseg ac egwyddorion peirianneg. O'r mecaneg cwantwm sy'n llywodraethu'r cyfrwng ennill i beirianneg gywrain y ceudod optegol, mae pob cydran o system laser yn chwarae rhan hanfodol yn ei swyddogaeth gyffredinol. Mae'r erthygl hon wedi rhoi cipolwg ar fyd cymhleth technoleg laser, gan gynnig mewnwelediadau sy'n atseinio gyda'r ddealltwriaeth ddatblygedig o athrawon a pheirianwyr optegol yn y maes.
Cyfeiriadau
- 1. Siegman, AE (1986). Laserau. Llyfrau Gwyddoniaeth y Brifysgol.
- 2. Svelto, O. (2010). Egwyddorion laserau. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Peirianneg laser cyflwr solid. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Pwmpiodd deuod laserau cyflwr solid. Yn Llawlyfr Technoleg a Chymwysiadau Laser (Cyf. III). Gwasg CRC.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Ffiseg Laser. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Hanfodion Laser. Gwasg Prifysgol Caergrawnt.
Amser Post: Tach-27-2023