Melanggan media sosial kami untuk jawatan segera
Laser, landasan teknologi moden, adalah menarik kerana mereka adalah kompleks. Di hati mereka terletak simfoni komponen yang bekerja secara serentak untuk menghasilkan cahaya yang koheren, diperkuat. Blog ini menyelidiki selok -belok komponen ini, disokong oleh prinsip dan persamaan saintifik, untuk memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang teknologi laser.
Wawasan Lanjutan Ke Komponen Sistem Laser: Perspektif Teknikal untuk Profesional
| Komponen | Fungsi | Contoh |
| Dapatkan medium | Medium keuntungan adalah bahan dalam laser yang digunakan untuk menguatkan cahaya. Ia memudahkan penguatan cahaya melalui proses penyongsangan penduduk dan pelepasan yang dirangsang. Pilihan medium keuntungan menentukan ciri radiasi laser. | Laser pepejal: contohnya, ND: YAG (Neodymium-doped yttrium aluminium garnet), yang digunakan dalam aplikasi perubatan dan perindustrian.Laser gas: Contohnya, laser CO2, digunakan untuk memotong dan mengimpal.Laser semikonduktor:Contohnya, diod laser, yang digunakan dalam komunikasi optik serat dan penunjuk laser. |
| Sumber mengepam | Sumber mengepam menyediakan tenaga kepada medium keuntungan untuk mencapai penyongsangan penduduk (sumber tenaga untuk penyongsangan penduduk), membolehkan operasi laser. | Mengepam optik: Menggunakan sumber cahaya yang sengit seperti flashlamps untuk mengepam laser keadaan pepejal.Mengepam elektrik: Menarik gas dalam laser gas melalui arus elektrik.Pumping semikonduktor: Menggunakan diod laser untuk mengepam medium laser keadaan pepejal. |
| Rongga optik | Rongga optik, yang terdiri daripada dua cermin, mencerminkan cahaya untuk meningkatkan panjang laluan cahaya dalam medium keuntungan, dengan itu meningkatkan penguatan cahaya. Ia menyediakan mekanisme maklum balas untuk penguatan laser, memilih ciri -ciri spektrum dan spatial cahaya. | Rongga planar-planar: Digunakan dalam penyelidikan makmal, struktur mudah.Rongga planar-concave: Biasa dalam laser perindustrian, menyediakan rasuk berkualiti tinggi. Cincin cincin: Digunakan dalam reka bentuk laser cincin tertentu, seperti laser gas cincin. |
Medium keuntungan: pertalian mekanik kuantum dan kejuruteraan optik
Dinamik kuantum dalam medium keuntungan
Medium keuntungan adalah di mana proses asas penguatan cahaya berlaku, fenomena yang sangat berakar dalam mekanik kuantum. Interaksi antara keadaan tenaga dan zarah dalam medium ditadbir oleh prinsip -prinsip pelepasan yang dirangsang dan penyongsangan penduduk. Hubungan kritikal antara intensiti cahaya (i), intensiti awal (I0), keratan rentas peralihan (σ21), dan nombor zarah pada dua tahap tenaga (N2 dan N1) digambarkan oleh persamaan i = i0e^(σ21 (n2-n1) l). Mencapai penyongsangan populasi, di mana n2> n1, adalah penting untuk penguatan dan merupakan asas kepada fizik laser [1].
Tiga peringkat vs Sistem Empat Tahap
Dalam reka bentuk laser praktikal, sistem tiga peringkat dan empat peringkat biasanya digunakan. Sistem tiga peringkat, sementara lebih mudah, memerlukan lebih banyak tenaga untuk mencapai penyongsangan penduduk sebagai tahap laser yang lebih rendah adalah keadaan tanah. Sistem empat peringkat, sebaliknya, menawarkan laluan yang lebih efisien kepada penyongsangan penduduk disebabkan oleh kerosakan tidak radiasi yang pesat dari tahap tenaga yang lebih tinggi, menjadikannya lebih lazim dalam aplikasi laser moden [2].
Is Erbium-doped kacamedium keuntungan?
Ya, kaca Erbium-doped sememangnya sejenis medium keuntungan yang digunakan dalam sistem laser. Dalam konteks ini, "doping" merujuk kepada proses menambah sejumlah ion erbium (er³) ke kaca. Erbium adalah elemen nadir bumi yang, apabila dimasukkan ke dalam host kaca, dapat menguatkan cahaya secara berkesan melalui pelepasan yang dirangsang, proses asas dalam operasi laser.
Kaca Erbium-doped amat penting untuk kegunaannya dalam laser serat dan penguat serat, terutamanya dalam industri telekomunikasi. Ia sesuai untuk aplikasi ini kerana ia menguatkan cahaya pada panjang gelombang sekitar 1550 nm, yang merupakan panjang gelombang utama untuk komunikasi serat optik kerana kehilangannya yang rendah dalam serat silika standard.
TheErbiumion menyerap cahaya pam (selalunya dari adiod laser) dan teruja dengan keadaan tenaga yang lebih tinggi. Apabila mereka kembali ke keadaan tenaga yang lebih rendah, mereka memancarkan foton pada panjang gelombang lasing, menyumbang kepada proses laser. Ini menjadikan kaca Erbium-doped sebagai medium keuntungan yang berkesan dan digunakan secara meluas dalam pelbagai reka bentuk laser dan penguat.
Blog Berkaitan: Berita - Kaca Erbium -Doped: Sains & Aplikasi
Mekanisme mengepam: daya penggerak di belakang laser
Pendekatan yang pelbagai untuk mencapai penyongsangan penduduk
Pilihan mekanisme mengepam adalah penting dalam reka bentuk laser, mempengaruhi segala -galanya dari kecekapan untuk menghasilkan panjang gelombang. Mengepam optik, menggunakan sumber cahaya luaran seperti flashlamps atau laser lain, adalah perkara biasa dalam laser keadaan pepejal dan pewarna. Kaedah pelepasan elektrik biasanya digunakan dalam laser gas, manakala laser semikonduktor sering menggunakan suntikan elektron. Kecekapan mekanisme mengepam ini, terutamanya dalam laser pepejal diode yang dipenuhi diod, telah menjadi tumpuan penting dalam penyelidikan baru-baru ini, yang menawarkan kecekapan dan kompak yang lebih tinggi [3].
Pertimbangan teknikal dalam kecekapan mengepam
Kecekapan proses mengepam adalah aspek kritikal reka bentuk laser, yang memberi kesan kepada prestasi keseluruhan dan kesesuaian aplikasi. Dalam laser keadaan pepejal, pilihan antara flashlamps dan diod laser sebagai sumber pam boleh menjejaskan kecekapan sistem, beban haba, dan kualiti rasuk. Pembangunan diod laser kecekapan tinggi, kecekapan tinggi telah merevolusikan sistem laser DPSS, membolehkan reka bentuk yang lebih padat dan cekap [4].
Rongga optik: kejuruteraan rasuk laser
Reka bentuk rongga: tindakan penyeimbangan fizik dan kejuruteraan
Rongga optik, atau resonator, bukan sekadar komponen pasif tetapi peserta aktif dalam membentuk rasuk laser. Reka bentuk rongga, termasuk kelengkungan dan penjajaran cermin, memainkan peranan penting dalam menentukan kestabilan, struktur mod, dan output laser. Rongga mesti direka untuk meningkatkan keuntungan optik sambil meminimumkan kerugian, cabaran yang menggabungkan kejuruteraan optik dengan optik gelombang5.
Keadaan ayunan dan pemilihan mod
Untuk ayunan laser berlaku, keuntungan yang disediakan oleh medium mesti melebihi kerugian dalam rongga. Keadaan ini, ditambah pula dengan keperluan untuk superposisi gelombang yang koheren, menentukan bahawa hanya mod longitudinal tertentu yang disokong. Jarak mod dan struktur mod keseluruhan dipengaruhi oleh panjang fizikal rongga dan indeks biasan medium keuntungan [6].
Kesimpulan
Reka bentuk dan operasi sistem laser merangkumi spektrum fizik dan prinsip kejuruteraan yang luas. Dari mekanik kuantum yang mengawal medium keuntungan ke kejuruteraan rumit rongga optik, setiap komponen sistem laser memainkan peranan penting dalam fungsi keseluruhannya. Artikel ini telah memberikan gambaran ke dalam dunia teknologi laser yang kompleks, yang menawarkan pandangan yang bergema dengan pemahaman maju profesor dan jurutera optik di lapangan.
Rujukan
- 1. Siegman, AE (1986). Laser. Buku Sains Universiti.
- 2. Svelto, O. (2010). Prinsip laser. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Kejuruteraan laser pepejal. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Diode memompa laser keadaan pepejal. Dalam Buku Panduan Teknologi dan Aplikasi Laser (Vol. III). CRC Press.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Fizik laser. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Asas laser. Cambridge University Press.
Masa Post: Nov-27-2023