Mae egwyddor weithredol sylfaenol laser (ymhelaethiad ysgafn trwy allyriad ymbelydredd wedi'i ysgogi) yn seiliedig ar ffenomen allyriad golau wedi'i ysgogi. Trwy gyfres o ddyluniadau a strwythurau manwl gywir, mae laserau'n cynhyrchu trawstiau gyda chydlyniant uchel, monocromatigrwydd a disgleirdeb. Defnyddir laserau yn 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 gydran graidd llawer o dechnolegau. Isod mae esboniad manwl o egwyddorion gweithio laserau a mecanweithiau gwahanol fathau o laserau.
1. Allyriad wedi'i ysgogi
Allyriadau wedi'i ysgogiyw'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 ysgogol yn well, gadewch i ni ddechrau gydag allyriadau digymell:
Allyriadau digymell: Mewn atomau, moleciwlau, neu ronynnau microsgopig eraill, gall electronau amsugno egni allanol (megis egni trydanol neu optegol) a phontio i lefel egni uwch, a elwir y wladwriaeth gyffrous. Fodd bynnag, mae electronau cyflwr cyffrous yn ansefydlog ac yn y pen draw byddant yn dychwelyd i lefel egni is, a elwir yn wladwriaeth y ddaear, ar ôl cyfnod byr. Yn ystod y broses hon, mae'r electron yn rhyddhau ffoton, sy'n allyriad digymell. Mae ffotonau o'r fath ar hap o ran amledd, cyfnod a chyfeiriad, ac felly nid oes ganddynt gydlyniant.
Allyriadau wedi'i ysgogi: Yr allwedd i allyriadau ysgogol yw pan fydd electron cyflwr llawn cyffro yn dod ar draws ffoton ag egni yn cyfateb i'w egni trosglwyddo, gall y ffoton annog yr electron i ddychwelyd i gyflwr y ddaear wrth ryddhau ffoton newydd. Mae'r ffoton newydd yn union yr un fath â'r un gwreiddiol o ran amledd, cyfnod a chyfeiriad lluosogi, gan arwain at olau cydlynol. Mae'r ffenomen hon yn chwyddo nifer ac egni ffotonau yn sylweddol a dyma fecanwaith craidd laserau.
Effaith adborth cadarnhaol allyriadau ysgogol: Wrth ddylunio laserau, mae'r broses allyriadau ysgogol yn cael ei hailadrodd sawl gwaith, a gall yr effaith adborth gadarnhaol hon gynyddu nifer y ffotonau yn esbonyddol. Gyda chymorth ceudod soniarus, mae cydlyniad ffotonau yn cael ei gynnal, ac mae dwyster y trawst ysgafn yn cynyddu'n barhaus.
2. Ennill cyfrwng
Yennill cyfrwngyw'r deunydd craidd yn y laser sy'n pennu ymhelaethiad ffotonau a'r allbwn laser. Dyma'r sylfaen gorfforol ar gyfer allyriadau wedi'i ysgogi, ac mae ei briodweddau yn pennu amlder, tonfedd a phwer allbwn y laser. Mae math a nodweddion y cyfrwng ennill yn effeithio'n uniongyrchol ar gymhwyso a pherfformiad y laser.
Mecanwaith cyffroi: Mae angen cyffroi electronau yn y cyfrwng ennill i lefel egni uwch gan ffynhonnell ynni allanol. Mae'r broses hon fel arfer yn cael ei chyflawni gan systemau cyflenwi ynni allanol. Mae mecanweithiau cyffroi cyffredin yn cynnwys:
Pwmpio Trydanol: Cyffroi'r electronau yn y cyfrwng ennill trwy gymhwyso cerrynt trydan.
Pwmpio Optegol: Cyffroi'r cyfrwng gyda ffynhonnell golau (fel lamp fflach neu laser arall).
System Lefelau Ynni: Mae electronau yn y cyfrwng ennill fel arfer yn cael eu dosbarthu mewn lefelau egni penodol. Y mwyaf cyffredin ywsystemau dwy lefelasystemau pedair lefel. Mewn system dwy lefel syml, mae electronau'n trosglwyddo o'r wladwriaeth ddaear i'r cyflwr cynhyrfus ac yna'n dychwelyd i gyflwr y ddaear trwy allyriadau wedi'i ysgogi. Mewn system pedair lefel, mae electronau'n cael trawsnewidiadau mwy cymhleth rhwng gwahanol lefelau egni, gan arwain yn aml at effeithlonrwydd uwch.
Mathau o Gyfryngau Ennill:
Cyfrwng ennill nwy: Er 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 hylif: Er enghraifft, laserau llifyn. Mae gan foleciwlau llifyn briodweddau cyffroi da ar draws gwahanol donfeddi, gan eu gwneud yn ddelfrydol ar gyfer laserau tiwniadwy.
Cyfrwng ennill solet: Er enghraifft, laserau ND (garnet alwminiwm yttrium neodymiwm). Mae'r laserau hyn yn effeithlon iawn a phwerus, ac fe'u defnyddir yn helaeth wrth dorri diwydiannol, weldio a chymwysiadau meddygol.
Cyfrwng ennill lled -ddargludyddion: Er enghraifft, defnyddir deunyddiau gallium arsenide (GAAS) yn helaeth mewn dyfeisiau cyfathrebu a optoelectroneg fel deuodau laser.
3. Ceudod Resonator
Yceudodyn gydran strwythurol yn y laser a ddefnyddir ar gyfer adborth ac ymhelaethu. Ei swyddogaeth graidd yw gwella nifer y ffotonau a gynhyrchir trwy allyriadau wedi'u hysgogi trwy eu hadlewyrchu a'u chwyddo y tu mewn i'r ceudod, a thrwy hynny gynhyrchu allbwn laser cryf a ffocws.
Strwythur y ceudod cyseinydd: Mae fel arfer yn cynnwys dau ddrych cyfochrog. Mae un yn ddrych sy'n adlewyrchol yn llawn, a elwir yDrych Cefn, ac mae'r llall yn ddrych rhannol fyfyriol, a elwir ydrych allbwn. Mae ffotonau'n adlewyrchu yn ôl ac ymlaen o fewn y ceudod ac yn cael eu chwyddo trwy ryngweithio â'r cyfrwng ennill.
Cyflwr cyseiniant: Rhaid i ddyluniad ceudod y cyseinydd fodloni rhai amodau, megis sicrhau bod ffotonau'n ffurfio tonnau sefyll y tu mewn i'r ceudod. Mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol i'r hyd ceudod fod yn lluosrif o'r donfedd laser. Dim ond tonnau ysgafn sy'n cwrdd â'r amodau hyn y gellir eu chwyddo'n effeithiol y tu mewn i'r ceudod.
Trawst allbwn: Mae'r drych rhannol fyfyriol yn caniatáu i gyfran o'r trawst golau chwyddedig basio trwyddo, gan ffurfio trawst allbwn y laser. Mae gan y trawst hwn gyfeiriadedd uchel, cydlyniad a monocromatigrwydd.
Os ydych chi eisiau dysgu mwy neu fod â diddordeb mewn laserau, mae croeso i chi gysylltu â ni:
Lumispot
Cyfeiriad: Adeilad 4 #, Rhif 99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Ffôn: + 86-0510 87381808.
Symudol: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Gwefan: www.lumispot-tech.com
Amser Post: Medi-18-2024