Основният принцип на работа на лазер (усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация) се основава на явлението стимулирано излъчване на светлина. Чрез поредица от прецизни дизайни и структури, лазерите генерират лъчи с висока кохерентност, монохроматичност и яркост. Лазерите се използват широко в съвременните технологии, включително в области като комуникация, медицина, производство, измерване и научни изследвания. Техните високоефективни и прецизни контролни характеристики ги правят основният компонент на много технологии. По -долу е подробно обяснение на работните принципи на лазерите и механизмите на различни видове лазери.
1. Стимулирани емисии
Стимулирани емисиие основният принцип зад лазерното поколение, предложен за първи път от Айнщайн през 1917 г. Това явление описва как по-съгласуваните фотони се произвеждат чрез взаимодействието между светлината и вълнуващото състояние. За да разберем по -добре стимулираните емисии, нека започнем със спонтанно излъчване:
Спонтанно излъчване: В атоми, молекули или други микроскопични частици, електроните могат да абсорбират външна енергия (като електрическа или оптична енергия) и преминават към по -високо енергийно ниво, известно като възбудено състояние. Въпреки това електроните с възбудено състояние са нестабилни и в крайна сметка ще се върнат към по-ниско ниво на енергия, известно като основно състояние, след кратък период. По време на този процес електронът освобождава фотон, който е спонтанен емисия. Такива фотони са случайни по отношение на честотата, фазата и посоката и по този начин нямат съгласуваност.
Стимулирани емисии: Ключът към стимулираните емисии е, че когато електронът с възбудено състояние срещне фотон с енергия, съответстващ на енергията му на преход, фотонът може да подтикне електронът да се върне в основното състояние, докато освобождава нов фотон. Новият фотон е идентичен с оригиналния по отношение на честотата, фазата и посоката на разпространение, което води до кохерентна светлина. Това явление значително усилва броя и енергията на фотоните и е основният механизъм на лазерите.
Положителен ефект на обратна връзка от стимулирани емисии: В дизайна на лазерите стимулираният процес на емисии се повтаря многократно и този положителен ефект на обратна връзка може да увеличи експоненциално броя на фотоните. С помощта на резонансна кухина се поддържа кохерентност на фотоните и интензивността на светлинния лъч непрекъснато се увеличава.
2. Натрупайте средна
TheСпечелете средае основният материал в лазера, който определя усилването на фотоните и лазерния изход. Това е физическата основа за стимулирана емисия и неговите свойства определят честотата, дължината на вълната и изходната мощност на лазера. Типът и характеристиките на носителя на усилването влияят пряко върху приложението и ефективността на лазера.
Механизъм за възбуждане: Електроните в средата на усилването трябва да се вълнуват до по -високо енергийно ниво от външен източник на енергия. Този процес обикновено се постига чрез външни системи за доставка на енергия. Общите механизми за възбуждане включват:
Електрическо изпомпване: Вълнуващо електроните в средата на усилване чрез прилагане на електрически ток.
Оптично изпомпване: Вълнуваща среда с източник на светлина (като флаш лампа или друг лазер).
Система за енергийни нива: Електроните в средата на усилване обикновено се разпределят в специфични енергийни нива. Най -често срещаните саСистеми на две ниваиСистеми на четири нива. В обикновена система на две нива електроните преминават от основното състояние в възбудено състояние и след това се връщат в основното състояние чрез стимулирани емисии. В система на четири нива електроните претърпяват по-сложни преходи между различни нива на енергия, често води до по-висока ефективност.
Видове печалби медии:
Средна печалба от газ: Например лазерите Helium-Neon (He-ne). Медиите за усилване на газа са известни със стабилната си продукция и фиксирана дължина на вълната и се използват широко като стандартни източници на светлина в лаборатории.
Среда за усилване на течността: Например, багрилни лазери. Молекулите на багрилото имат добри свойства на възбуждане при различни дължини на вълната, което ги прави идеални за регулируеми лазери.
Средна печалба: Например, ND (неодимо-легиран алуминиев гранат Yttrium). Тези лазери са високоефективни и мощни и се използват широко при промишлено рязане, заваряване и медицински приложения.
Полупроводникова среда за печалба: Например, материалите на галиев арсенид (GAAS) се използват широко в комуникация и оптоелектронни устройства като лазерни диоди.
3. Резонаторна кухина
TheРезонаторна кухинае структурен компонент в лазера, използван за обратна връзка и усилване. Основната му функция е да подобри броя на фотоните, произведени чрез стимулирани емисии, като ги отразява и усилва вътре в кухината, като по този начин генерира силен и фокусиран лазерен изход.
Структура на резонаторната кухина: Обикновено се състои от две паралелни огледала. Едното е напълно отразяващо огледало, известно катоЗадно огледало, а другият е частично отразяващо огледало, известно катоИзходно огледало. Фотоните отразяват напред и назад в кухината и се усилват чрез взаимодействие със средата на усилване.
Състояние на резонанс: Дизайнът на кухината на резонатора трябва да отговаря на определени условия, като например да се гарантира, че фотоните образуват стоящи вълни вътре в кухината. Това изисква дължината на кухината да бъде кратна на лазерната дължина на вълната. Само леки вълни, които отговарят на тези условия, могат да бъдат ефективно усилени вътре в кухината.
Изходен лъч: Частично отразяващото огледало позволява да се премине част от усиления светлинен лъч, образувайки изходния лъч на лазера. Този лъч има висока насоченост, съгласуваност и монохроматичност.
Ако искате да научите повече или се интересувате от лазери, моля не се колебайте да се свържете с нас:
Lumispot
Адрес: Сграда 4 #, No.99 Furong 3 -ти път, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Китай
Тел: + 86-0510 87381808.
Мобилен: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Уебсайт: www.lumispot-tech.com
Време за публикация: Септември 18-2024