Mae egwyddor weithio sylfaenol laser (Ymhelaethu ar Ysgafn trwy Allyriad Ymbelydredd wedi'i Ysgogi) yn seiliedig ar ffenomen allyrru golau wedi'i ysgogi. Trwy gyfres o ddyluniadau a strwythurau manwl gywir, mae laserau'n cynhyrchu trawstiau gyda chydlyniad uchel, monocromatigrwydd a disgleirdeb. Defnyddir laserau yn eang 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 llawer o dechnolegau. Isod mae esboniad manwl o egwyddorion gweithio laserau a mecanweithiau gwahanol fathau o laserau.
1. Allyriadau wedi'u Hysgogi
Allyriad 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 llawn cyffro. Er mwyn deall allyriadau ysgogol yn well, gadewch i ni ddechrau gydag allyriadau digymell:
Allyriad Digymell: Mewn atomau, moleciwlau, neu ronynnau microsgopig eraill, gall electronau amsugno egni allanol (fel ynni trydanol neu optegol) a thrawsnewid i lefel egni uwch, a elwir yn gyflwr cynhyrfus. Fodd bynnag, mae electronau cyflwr llawn cyffro yn ansefydlog a byddant yn dychwelyd yn y pen draw i lefel egni is, a elwir yn gyflwr 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 yn hap o ran amlder, cyfnod, a chyfeiriad, ac felly mae diffyg cydlyniad.
Allyriadau wedi'u Hysgogi: Yr allwedd i allyriad ysgogol yw pan fydd electron cyflwr llawn cyffro yn dod ar draws ffoton ag egni sy'n cyfateb i'w egni trosiannol, 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 amlder, cyfnod, a chyfeiriad lluosogi, gan arwain at olau cydlynol. Mae'r ffenomen hon yn cynyddu'n sylweddol nifer ac egni ffotonau a dyma fecanwaith craidd laserau.
Adborth Cadarnhaol Effaith Allyriadau wedi'u Hysgogi: Wrth ddylunio laserau, mae'r broses allyriadau ysgogol yn cael ei hailadrodd sawl gwaith, a gall yr effaith adborth cadarnhaol hon gynyddu nifer y ffotonau yn esbonyddol. Gyda chymorth ceudod soniarus, cynhelir cydlyniad ffotonau, ac mae dwyster y trawst golau yn cynyddu'n barhaus.
2. Ennill Canolig
Mae'rennill cyfrwngyw'r deunydd craidd yn y laser sy'n pennu ymhelaethu ffotonau a'r allbwn laser. Dyma'r sail ffisegol ar gyfer allyriadau ysgogol, ac mae ei briodweddau yn pennu amlder, tonfedd, a phŵer allbwn y laser. Mae math a nodweddion y cyfrwng ennill yn effeithio'n uniongyrchol ar gymhwysiad a pherfformiad y laser.
Mecanwaith Cyffro: Mae angen i electronau yn y cyfrwng ennill gael eu cyffroi i lefel egni uwch gan ffynhonnell ynni allanol. Cyflawnir y broses hon fel arfer gan systemau cyflenwi ynni allanol. Mae mecanweithiau cyffroi cyffredin yn cynnwys:
Pwmpio Trydanol: Cyffroi'r electronau yn y cyfrwng cynnydd trwy gymhwyso cerrynt trydan.
Pwmpio Optegol: Cyffrous y cyfrwng gyda ffynhonnell golau (fel lamp fflach neu laser arall).
System Lefelau Ynni: Mae electronau yn y cyfrwng ennill yn cael eu dosbarthu fel arfer mewn lefelau egni penodol. Y rhai mwyaf cyffredin ywsystemau dwy lefelasystemau pedair lefel. Mewn system dwy lefel syml, mae electronau'n trosglwyddo o'r cyflwr daear i'r cyflwr cynhyrfus ac yna'n dychwelyd i'r cyflwr daear trwy allyriadau ysgogol. Mewn system pedair lefel, mae electronau'n mynd trwy drawsnewidiadau mwy cymhleth rhwng gwahanol lefelau egni, gan arwain yn aml at effeithlonrwydd uwch.
Mathau o Gyfryngau Ennill:
Ennill Nwy Canolig: Er enghraifft, laserau heliwm-neon (He-Ne). Mae cyfryngau ennill nwy yn adnabyddus am eu hallbwn sefydlog a thonfedd sefydlog, ac fe'u defnyddir yn eang fel ffynonellau golau safonol mewn labordai.
Ennill Hylif Canolig: Er enghraifft, laserau llifyn. Mae gan foleciwlau llifyn briodweddau cyffro da ar draws gwahanol donfeddi, sy'n eu gwneud yn ddelfrydol ar gyfer laserau tiwnadwy.
Ennill Soled Canolig: Er enghraifft, laserau Nd (garnet alwminiwm yttrium doped neodymium). Mae'r laserau hyn yn hynod effeithlon a phwerus, ac fe'u defnyddir yn eang mewn cymwysiadau torri, weldio a meddygol diwydiannol.
Cynnydd Lled-ddargludydd Canolig: Er enghraifft, defnyddir deunyddiau gallium arsenide (GaAs) yn eang mewn cyfathrebu a dyfeisiau optoelectroneg megis deuodau laser.
3. Ceudod Cyseinydd
Mae'rceudod resonatoryn gydran strwythurol yn y laser a ddefnyddir ar gyfer adborth ac ymhelaethu. Ei swyddogaeth graidd yw cynyddu nifer y ffotonau a gynhyrchir trwy allyriadau ysgogol trwy eu hadlewyrchu a'u chwyddo y tu mewn i'r ceudod, gan gynhyrchu allbwn laser cryf a ffocws.
Adeiledd Ceudod y Cyseinydd: Fel arfer mae'n cynnwys dau ddrych cyfochrog. Mae un yn ddrych adlewyrchol llawn, a elwir yn ydrych cefn, a drych rhannol adlewyrchol yw'r llall, a elwir yn ydrych allbwn. Mae ffotonau yn 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 y ceudod resonator fodloni amodau penodol, megis sicrhau bod ffotonau yn ffurfio tonnau sefydlog y tu mewn i'r ceudod. Mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol i hyd y ceudod fod yn lluosrif o'r donfedd laser. Dim ond tonnau ysgafn sy'n bodloni'r amodau hyn y gellir eu chwyddo'n effeithiol y tu mewn i'r ceudod.
Beam Allbwn: Mae'r drych rhannol adlewyrchol yn caniatáu i gyfran o'r trawst golau chwyddedig basio drwodd, gan ffurfio trawst allbwn y laser. Mae gan y pelydr hwn gyfeiriadedd uchel, cydlyniad, a monocromatigrwydd.
Os hoffech ddysgu mwy neu os oes gennych ddiddordeb mewn laserau, mae croeso i chi gysylltu â ni:
Lumispot
Cyfeiriad: Adeilad 4 #, Rhif 99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Tsieina
Ffôn: +86-0510 87381808.
Symudol: +86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Gwefan: www.lumispot-tech.com
Amser post: Medi-18-2024