Mae egwyddor weithio sylfaenol laser (Ymhelaethu Golau drwy Allyriad Ysgogedig o Ymbelydredd) yn seiliedig ar ffenomen allyriad golau ysgogedig. Trwy gyfres o ddyluniadau a strwythurau manwl gywir, mae laserau'n cynhyrchu trawstiau â chydlyniant uchel, monocromatigrwydd a disgleirdeb. Defnyddir laserau'n helaeth mewn technoleg fodern, gan gynnwys mewn meysydd fel cyfathrebu, meddygaeth, gweithgynhyrchu, mesur ac ymchwil wyddonol. Mae eu heffeithlonrwydd uchel a'u nodweddion rheoli manwl gywir yn eu gwneud yn elfen graidd o lawer o dechnolegau. Isod mae esboniad manwl o egwyddorion gweithio laserau a mecanweithiau gwahanol fathau o laserau.
1. Allyriadau Ysgogedig
Allyriadau wedi'u hysgogiyw'r egwyddor sylfaenol y tu ôl i gynhyrchu laser, a gynigiwyd gyntaf gan Einstein ym 1917. Mae'r ffenomen hon yn disgrifio sut mae ffotonau mwy cydlynol yn cael eu cynhyrchu trwy'r rhyngweithio rhwng golau a mater cyflwr cyffrous. Er mwyn deall allyriadau ysgogedig yn well, gadewch i ni ddechrau gydag allyriadau digymell:
Allyriad DigymellMewn atomau, moleciwlau, neu ronynnau microsgopig eraill, gall electronau amsugno ynni allanol (megis ynni trydanol neu optegol) a throsglwyddo i lefel ynni uwch, a elwir yn gyflwr cyffrous. Fodd bynnag, mae electronau cyflwr cyffrous yn ansefydlog a byddant yn y pen draw yn dychwelyd i lefel ynni is, a elwir yn gyflwr sylfaenol, ar ôl cyfnod byr. Yn ystod y broses hon, mae'r electron yn rhyddhau ffoton, sy'n allyriad digymell. Mae ffotonau o'r fath yn ar hap o ran amledd, cyfnod, a chyfeiriad, ac felly nid oes ganddynt gydlyniant.
Allyriadau YsgogedigYr allwedd i allyriadau ysgogedig yw pan fydd electron cyflwr cyffrous yn dod ar draws ffoton gydag egni sy'n cyfateb i'w egni trawsnewid, gall y ffoton ysgogi'r electron i ddychwelyd i'r cyflwr sylfaenol wrth ryddhau ffoton newydd. Mae'r ffoton newydd yn union yr un fath â'r un gwreiddiol o ran amledd, cyfnod, a chyfeiriad lledaenu, gan arwain at olau cydlynol. Mae'r ffenomen hon yn ymhelaethu ar nifer ac egni ffotonau yn sylweddol ac mae'n fecanwaith craidd laserau.
Effaith Adborth Cadarnhaol Allyriadau YsgogedigWrth ddylunio laserau, mae'r broses allyriadau ysgogedig yn cael ei hailadrodd sawl gwaith, a gall yr effaith adborth gadarnhaol hon gynyddu nifer y ffotonau yn esbonyddol. Gyda chymorth ceudod atseiniol, cynhelir cydlyniant ffotonau, ac mae dwyster y trawst golau yn cynyddu'n barhaus.
2. Ennill Canolig
Yennill canoligyw'r deunydd craidd yn y laser sy'n pennu ymhelaethiad ffotonau ac allbwn y laser. Dyma'r sail gorfforol ar gyfer allyriadau ysgogedig, ac mae ei briodweddau'n pennu amledd, tonfedd, a phŵer allbwn y laser. Mae math a nodweddion y cyfrwng ennill yn effeithio'n uniongyrchol ar gymhwysiad a pherfformiad y laser.
Mecanwaith CyffroiMae angen cyffroi electronau yn y cyfrwng ennill i lefel ynni uwch gan ffynhonnell ynni allanol. Fel arfer, cyflawnir y broses hon gan systemau cyflenwi ynni allanol. Mae mecanweithiau cyffroi cyffredin yn cynnwys:
Pwmpio TrydanolCyffroi'r electronau yn y cyfrwng ennill trwy gymhwyso cerrynt trydanol.
Pwmpio OptegolCyffroi'r cyfrwng gyda ffynhonnell golau (fel lamp fflach neu laser arall).
System Lefelau YnniMae electronau yn y cyfrwng ennill fel arfer wedi'u dosbarthu mewn lefelau ynni penodol. Y rhai mwyaf cyffredin ywsystemau dwy lefelasystemau pedair lefelMewn system ddwy lefel syml, mae electronau'n trawsnewid o gyflwr sylfaenol i'r cyflwr cyffrous ac yna'n dychwelyd i gyflwr sylfaenol trwy allyriad ysgogedig. Mewn system pedair lefel, mae electronau'n mynd trwy drawsnewidiadau mwy cymhleth rhwng gwahanol lefelau ynni, gan arwain yn aml at effeithlonrwydd uwch.
Mathau o Gyfryngau Ennill:
Canolig Ennill NwyEr enghraifft, laserau heliwm-neon (He-Ne). Mae cyfryngau ennill nwy yn adnabyddus am eu hallbwn sefydlog a'u tonfedd sefydlog, ac fe'u defnyddir yn helaeth fel ffynonellau golau safonol mewn labordai.
Cyfrwng Ennill HylifEr enghraifft, laserau llifyn. Mae gan foleciwlau llifyn briodweddau cyffroi da ar draws gwahanol donfeddi, gan eu gwneud yn ddelfrydol ar gyfer laserau tiwniadwy.
Ennill Solet CanoligEr enghraifft, laserau Nd (garnet alwminiwm ytriwm wedi'i dopio â neodymiwm). Mae'r laserau hyn yn hynod effeithlon a phwerus, ac fe'u defnyddir yn helaeth mewn torri diwydiannol, weldio, a chymwysiadau meddygol.
Canolig Ennill Lled-ddargludyddionEr enghraifft, defnyddir deunyddiau gallium arsenide (GaAs) yn helaeth mewn dyfeisiau cyfathrebu ac optoelectronig fel deuodau laser.
3. Ceudod yr Atseinydd
Yceudod y resonatoryn gydran strwythurol yn y laser a ddefnyddir ar gyfer adborth ac ymhelaethu. Ei brif swyddogaeth yw cynyddu nifer y ffotonau a gynhyrchir trwy allyriadau ysgogedig trwy eu hadlewyrchu a'u hymhelaethu y tu mewn i'r ceudod, gan gynhyrchu allbwn laser cryf a ffocesedig.
Strwythur Ceudod y ResonatorFel arfer mae'n cynnwys dau ddrych cyfochrog. Mae un yn ddrych cwbl adlewyrchol, a elwir yndrych cefn, a'r llall yn ddrych sy'n adlewyrchol yn rhannol, a elwir yn ydrych allbwnMae ffotonau'n adlewyrchu yn ôl ac ymlaen o fewn y ceudod ac yn cael eu mwyhau trwy ryngweithio â'r cyfrwng ennill.
Cyflwr CyseiniantRhaid i ddyluniad ceudod y resonator fodloni rhai amodau, megis sicrhau bod ffotonau'n ffurfio tonnau sefydlog y tu mewn i'r ceudod. Mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol i hyd y ceudod fod yn lluosrif o donfedd y laser. Dim ond tonnau golau sy'n bodloni'r amodau hyn y gellir eu mwyhau'n effeithiol y tu mewn i'r ceudod.
Trawst AllbwnMae'r drych adlewyrchol yn rhannol yn caniatáu i ran o'r trawst golau wedi'i chwyddo basio drwodd, gan ffurfio trawst allbwn y laser. Mae gan y trawst hwn gyfeiriadedd, cydlyniant a monocromatigrwydd uchel..
Os ydych chi eisiau dysgu mwy neu os oes gennych chi ddiddordeb mewn laserau, mae croeso i chi gysylltu â ni:
Lumispot
Cyfeiriad: Adeilad 4 #, Rhif 99 Furong 3ydd Ffordd, Dosbarth Xishan Wuxi, 214000, Tsieina
Ffôn: + 86-0510 87381808.
Ffôn Symudol: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Gwefan: www.lumispot-tech.com
Amser postio: Medi-18-2024