Iratkozzon fel a közösségi médiára a gyors hozzászóláshoz
A lézerek, a modern technológia sarokköve, ugyanolyan lenyűgözőek, mint összetettek. A szívükben az összetevők szimfóniája, amely egyhangúan dolgozik, hogy koherens, erősített fényt produkáljon. Ez a blog e komponensek bonyolultságaiba merül, amelyeket tudományos alapelvek és egyenletek támogatnak, hogy mélyebben megértsék a lézertechnikát.
Fejlett betekintés a lézerrendszer -alkatrészekbe: műszaki perspektíva a szakemberek számára
| Összetevő | Funkció | Példák |
| Nyereséget szerez | Az erősítő táptalaj az anyag egy lézerben, amelyet a fény erősítésére használnak. Ez megkönnyíti a fényerősítést a populáció inverziójának és stimulált kibocsátásának folyamatán keresztül. A nyereségközeg megválasztása meghatározza a lézer sugárzási jellemzőit. | Szilárdtest lézerek: pl. Nd: YAG (neodímium-adalékolt Yttrium alumínium gránát), amelyet orvosi és ipari alkalmazásokban használnak.Földgáz -lézerek: pl. CO2 lézerek, vágáshoz és hegesztéshez.Félvezető lézerek:Pl. Lézeres diódák, amelyeket a száloptikai kommunikációban és a lézer mutatókban használnak. |
| Pumpáló forrás | A szivattyúzási forrás energiát biztosít a nyereségközeghez a populáció inverziójának (a populáció inverziójának energiaforrása) elérése érdekében, lehetővé téve a lézer működését. | Optikai szivattyúzás: Intenzív fényforrások, például a lámpák, a szilárdtest lézerek szivattyúzásához.Elektromos szivattyúzás: Izgalmas a gáz lézerekben az elektromos áramon keresztül.Félvezető szivattyúzás: Lézeres diódák használata a szilárdtest lézerközeg pumpálásához. |
| Optikai üreg | Az optikai üreg, amely két tükrből áll, tükrözi a fényt, hogy növelje a fényhosszúság útját a nyereségközegben, ezáltal fokozva a fényerősítést. Visszajelkesztő mechanizmust biztosít a lézer amplifikációhoz, kiválasztva a fény spektrális és térbeli jellemzőit. | Síkban lévő üreg: Laboratóriumi kutatásban, egyszerű szerkezetben használják.Síkbeli üreg ürege: Általános az ipari lézerekben, kiváló minőségű gerendákat biztosít. Gyűrűs üreg: A gyűrűs lézerek speciális mintáin használják, mint például a gyűrűs gáz lézerek. |
A nyereségközeg: A kvantummechanika és az optikai mérnöki kapcsolat
Kvantumdinamika a nyereségközegben
A nyereségközegben a fényerősítés alapvető folyamata történik, egy jelenség mélyen gyökerezik a kvantummechanikában. A közegben az energiaállapotok és a részecskék közötti kölcsönhatást a stimulált emisszió és a populáció inverziójának alapelvei szabályozzák. A fényintenzitás (I), a kezdeti intenzitás (i0), az átmeneti keresztmetszet (σ21) és a részecskeszámok két energiaszintén (N2 és N1) közötti kritikus kapcsolatot az i = i0e^(σ21 (n2-n1) L) egyenlet írja le. A populáció inverziójának elérése, ahol az N2> N1, elengedhetetlen az amplifikációhoz, és a lézerfizika sarokköve [1].
Három szintű és négyszintű rendszerek
A gyakorlati lézertervekben általában háromszintű és négyszintű rendszereket alkalmaznak. A háromszintű rendszerek, bár egyszerűbbek, több energiát igényelnek a populáció inverziójának eléréséhez, mivel az alsó lézerszint az alapállapot. A négyszintű rendszerek viszont hatékonyabb utat kínálnak a populáció inverziójához, mivel a magasabb energiaszintről gyors nem sugárzó bomlás, így a modern lézer alkalmazásokban elterjedtebbé teszik őket [2].
Is Erbium-adalékolt üvegegy nyereség közepes?
Igen, az erbium-adalékolt üveg valóban egyfajta erősítő táptalaj, amelyet a lézerrendszerekben használnak. Ebben az összefüggésben a "dopping" arra utal, hogy egy bizonyos mennyiségű erbium -ion (ER³⁺) hozzáadása az üveghez. Az erbium egy ritkaföldfémi elem, amely egy üveg gazdaszervezetbe beépítve hatékonyan képes erősíteni a fényt stimulált emisszióval, amely a lézeres működés alapvető folyamata.
Az erbium-adalékolt üveg különösen figyelemre méltó a szálas lézerekben és a szálas erősítőkben való felhasználásakor, különösen a telekommunikációs iparban. Ez az alkalmazásokhoz jól alkalmas, mivel hatékonyan felerősíti a fényt az 1550 nm körüli hullámhosszon, ami kulcsfontosságú hullámhossz az optikai szálak kommunikációjához, mivel a standard szilícium-dioxid rostok alacsony vesztesége.
AerbiumAz ionok elnyelik a szivattyú fényét (gyakran alézeres dióda) és izgatottak a magasabb energiaállapotokra. Amikor visszatérnek egy alacsonyabb energiaállapotba, fotonokat bocsátanak ki a lasing hullámhosszon, hozzájárulva a lézer folyamathoz. Ez teszi az erbium-adalékolt üveg hatékony és széles körben használt erősítő táptalajzá különféle lézer- és erősítő kialakításban.
Kapcsolódó blogok: Hírek - Erbium -adalékolt üveg: Tudomány és alkalmazások
Pumping mechanizmusok: A lézerek mögött lévő hajtóerő
A népesség -inverzió elérésének változatos megközelítései
A szivattyúzási mechanizmus megválasztása kulcsfontosságú a lézertervezésben, befolyásolva a hatékonyságot a kimeneti hullámhosszig. Az optikai szivattyúzás, a külső fényforrások, például a lámpák vagy más lézerek felhasználásával, gyakori a szilárdtest és a festék lézerekben. Az elektromos kisülési módszereket általában gázi lézerekben alkalmazzák, míg a félvezető lézerek gyakran elektron befecskendezést használnak. Ezen szivattyúzási mechanizmusok hatékonysága, különösen a diódaszivattyú szilárdtest-lézerekben, a legújabb kutatások jelentős hangsúlyt fektetett, magasabb hatékonyságot és tömörséget kínálva [3].
A szivattyúzás hatékonyságának technikai megfontolásai
A szivattyúzási folyamat hatékonysága a lézertervezés kritikus szempontja, amely befolyásolja az általános teljesítményt és az alkalmazás alkalmasságát. A szilárdtest-lézerekben a vaku-lámpák és a lézerdiódák, mint szivattyúforrás közötti választás jelentősen befolyásolhatja a rendszer hatékonyságát, a hőterhelést és a sugár minőségét. A nagy teljesítményű, nagy hatékonyságú lézerdiódok fejlesztése forradalmasította a DPSS lézerrendszereket, lehetővé téve a kompaktabb és hatékonyabb terveket [4].
Az optikai üreg: A lézernyaláb tervezése
Üregtervezés: A fizika és a mérnöki kiegyensúlyozó cselekedet
Az optikai üreg vagy a rezonátor nem csupán passzív alkatrész, hanem aktív résztvevő a lézernyaláb kialakításában. Az üreg kialakítása, beleértve a tükrök görbületét és igazítását, döntő szerepet játszik a lézer stabilitásának, üzemmódjának szerkezetének és kimenetének meghatározásában. Az üreget úgy kell megtervezni, hogy javítsa az optikai nyereséget, miközben minimalizálja a veszteségeket, ez egy olyan kihívás, amely ötvözi az optikai mérnöki műszaki műszaki műszaki műszaki műszaki műszaki műszaki műszaki értéket.5.
Oszcillációs feltételek és üzemmódválasztás
A lézer oszcilláció bekövetkezése érdekében a tápközeg által biztosított nyereségnek meghaladnia kell az üregben lévő veszteségeket. Ez a feltétel, a koherens hullám szuperpozíciójának követelményével párosítva, azt írja elő, hogy csak bizonyos longitudinális módokat támasztanak alá. Az üzemmód -távolságot és az általános üzemmódszerkezetet az üreg fizikai hossza és a erősítő táptalaj törésmutatója befolyásolja [6].
Következtetés
A lézerrendszerek megtervezése és működtetése a fizika és a mérnöki alapelvek széles spektrumát foglalja magában. A nyereségközeget szabályozó kvantummechanikától az optikai üreg bonyolult tervezéséig a lézerrendszer minden alkotóeleme létfontosságú szerepet játszik általános funkcionalitásában. Ez a cikk bepillantást nyújtott a lézeres technológia komplex világába, és betekintést nyújt, amely hangsúlyozta a területen működő professzorok és optikai mérnökök fejlett megértését.
Referenciák
- 1. Siegman, AE (1986). Lézerek. Egyetemi tudományos könyvek.
- 2. SVELTO, O. (2010). A lézerek alapelvei. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Szilárdtest lézeres tervezés. Springer.
- 4. Piper, JA és Mildren, RP (2014). A dióda szivattyúzott szilárdtest lézereket. A lézeres technológia és alkalmazások kézikönyvében (III. Kötet). CRC Press.
- 5. Milonni, PW és Eberly, JH (2010). Lézerfizika. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Lézer alapok. Cambridge University Press.
A postai idő: november-27-2023