Langgan Media Sosial Kami Untuk Siaran Segera
Laser, batu asas teknologi moden, adalah sama menariknya kerana ia kompleks. Di hati mereka terletak simfoni komponen yang bekerja secara serentak untuk menghasilkan cahaya yang koheren dan diperkuatkan. Blog ini menyelidiki selok-belok komponen ini, disokong oleh prinsip saintifik dan persamaan, untuk memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang teknologi laser.
Cerapan Lanjutan ke dalam Komponen Sistem Laser: Perspektif Teknikal untuk Profesional
| Komponen | Fungsi | Contoh |
| Dapatkan Sederhana | Media keuntungan ialah bahan dalam laser yang digunakan untuk menguatkan cahaya. Ia memudahkan penguatan cahaya melalui proses penyongsangan populasi dan pelepasan yang dirangsang. Pilihan medium perolehan menentukan ciri sinaran laser. | Laser Keadaan Pepejal: cth, Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), digunakan dalam aplikasi perubatan dan perindustrian.Laser Gas: cth, laser CO2, digunakan untuk memotong dan mengimpal.Laser Semikonduktor:cth, diod laser, digunakan dalam komunikasi gentian optik dan penunjuk laser. |
| Sumber Mengepam | Sumber pengepaman membekalkan tenaga kepada medium perolehan untuk mencapai penyongsangan populasi (sumber tenaga untuk penyongsangan populasi), membolehkan operasi laser. | Pengepam Optik: Menggunakan sumber cahaya terang seperti lampu suluh untuk mengepam laser keadaan pepejal.Pengepam Elektrik: Mengujakan gas dalam laser gas melalui arus elektrik.Pengepam Semikonduktor: Menggunakan diod laser untuk mengepam medium laser keadaan pepejal. |
| Rongga Optik | Rongga optik, yang terdiri daripada dua cermin, memantulkan cahaya untuk meningkatkan panjang laluan cahaya dalam medium perolehan, dengan itu meningkatkan penguatan cahaya. Ia menyediakan mekanisme maklum balas untuk penguatan laser, memilih ciri spektrum dan spatial cahaya. | Rongga Planar-Planar: Digunakan dalam penyelidikan makmal, struktur ringkas.Rongga Planar-Concave: Biasa dalam laser industri, menyediakan pancaran berkualiti tinggi. Rongga Cincin: Digunakan dalam reka bentuk khusus laser cincin, seperti laser gas cincin. |
Medium Keuntungan: Satu Nexus Mekanik Kuantum dan Kejuruteraan Optik
Dinamik Kuantum dalam Sederhana Keuntungan
Media perolehan adalah tempat proses asas penguatan cahaya berlaku, fenomena yang berakar umbi dalam mekanik kuantum. Interaksi antara keadaan tenaga dan zarah dalam medium dikawal oleh prinsip pelepasan rangsangan dan penyongsangan populasi. Hubungan kritikal antara keamatan cahaya (I), keamatan awal (I0), keratan rentas peralihan (σ21), dan nombor zarah pada dua aras tenaga (N2 dan N1) diterangkan oleh persamaan I = I0e^ (σ21(N2-N1)L). Mencapai penyongsangan populasi, di mana N2 > N1, adalah penting untuk penguatan dan merupakan asas fizik laser[1].
Sistem Tiga Tahap lwn. Empat Tahap
Dalam reka bentuk laser praktikal, sistem tiga peringkat dan empat peringkat biasanya digunakan. Sistem tiga peringkat, walaupun lebih mudah, memerlukan lebih banyak tenaga untuk mencapai penyongsangan populasi kerana tahap laser yang lebih rendah adalah keadaan dasar. Sistem empat peringkat, sebaliknya, menawarkan laluan yang lebih cekap kepada penyongsangan populasi disebabkan oleh pereputan bukan sinaran yang cepat dari tahap tenaga yang lebih tinggi, menjadikannya lebih lazim dalam aplikasi laser moden[2].
Is Kaca berdop erbiummedium keuntungan?
Ya, kaca dop erbium sememangnya merupakan sejenis medium perolehan yang digunakan dalam sistem laser. Dalam konteks ini, "doping" merujuk kepada proses menambah sejumlah ion erbium (Er³⁺) ke dalam kaca. Erbium ialah unsur nadir bumi yang, apabila digabungkan ke dalam hos kaca, boleh menguatkan cahaya dengan berkesan melalui pelepasan yang dirangsang, satu proses asas dalam operasi laser.
Kaca berdop erbium amat terkenal kerana penggunaannya dalam laser gentian dan penguat gentian, terutamanya dalam industri telekomunikasi. Ia amat sesuai untuk aplikasi ini kerana ia menguatkan cahaya dengan cekap pada panjang gelombang sekitar 1550 nm, yang merupakan panjang gelombang utama untuk komunikasi gentian optik kerana kehilangannya yang rendah dalam gentian silika standard.
Theerbiumion menyerap cahaya pam (selalunya daripada adiod laser) dan teruja kepada keadaan tenaga yang lebih tinggi. Apabila mereka kembali ke keadaan tenaga yang lebih rendah, mereka mengeluarkan foton pada panjang gelombang pengelas, menyumbang kepada proses laser. Ini menjadikan kaca dop erbium sebagai medium perolehan yang berkesan dan digunakan secara meluas dalam pelbagai reka bentuk laser dan penguat.
Blog Berkaitan: Berita - Kaca Erbium-Doped: Sains & Aplikasi
Mekanisme Pengepam: Daya Penggerak Di Belakang Laser
Pelbagai Pendekatan untuk Mencapai Penyongsangan Populasi
Pilihan mekanisme pengepaman adalah penting dalam reka bentuk laser, mempengaruhi segala-galanya daripada kecekapan kepada panjang gelombang keluaran. Pengepam optik, menggunakan sumber cahaya luaran seperti lampu kilat atau laser lain, adalah perkara biasa dalam laser keadaan pepejal dan pewarna. Kaedah nyahcas elektrik biasanya digunakan dalam laser gas, manakala laser semikonduktor sering menggunakan suntikan elektron. Kecekapan mekanisme pengepaman ini, terutamanya dalam laser keadaan pepejal yang dipam diod, telah menjadi tumpuan penting dalam penyelidikan terkini, menawarkan kecekapan dan kekompakan yang lebih tinggi[3].
Pertimbangan Teknikal dalam Kecekapan Pengepam
Kecekapan proses pengepaman adalah aspek kritikal reka bentuk laser, memberi kesan kepada prestasi keseluruhan dan kesesuaian aplikasi. Dalam laser keadaan pepejal, pilihan antara lampu kilat dan diod laser sebagai sumber pam boleh menjejaskan kecekapan sistem, beban haba dan kualiti pancaran dengan ketara. Pembangunan diod laser berkuasa tinggi dan berkecekapan tinggi telah merevolusikan sistem laser DPSS, membolehkan reka bentuk yang lebih padat dan cekap[4].
Rongga Optik: Kejuruteraan Pancaran Laser
Reka Bentuk Rongga: Tindakan Mengimbangi Fizik dan Kejuruteraan
Rongga optik, atau resonator, bukan sekadar komponen pasif tetapi peserta aktif dalam membentuk pancaran laser. Reka bentuk rongga, termasuk kelengkungan dan penjajaran cermin, memainkan peranan penting dalam menentukan kestabilan, struktur mod, dan output laser. Rongga mesti direka bentuk 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 dengan keperluan untuk superposisi gelombang koheren, menentukan bahawa hanya mod membujur tertentu disokong. Jarak mod dan struktur mod keseluruhan dipengaruhi oleh panjang fizikal rongga dan indeks biasan medium perolehan[6].
Kesimpulan
Reka bentuk dan pengendalian sistem laser merangkumi spektrum luas fizik dan prinsip kejuruteraan. Daripada mekanik kuantum yang mengawal medium perolehan kepada kejuruteraan rumit rongga optik, setiap komponen sistem laser memainkan peranan penting dalam fungsi keseluruhannya. Artikel ini telah memberikan gambaran sekilas tentang dunia teknologi laser yang kompleks, menawarkan pandangan yang bergema dengan pemahaman lanjutan profesor dan jurutera optik dalam bidang tersebut.
Rujukan
- 1. Siegman, AE (1986). Laser. Buku Sains Universiti.
- 2. Svelto, O. (2010). Prinsip Laser. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Kejuruteraan Laser Keadaan Pepejal. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Laser Keadaan Pepejal Diod Dipam. Dalam Buku Panduan Teknologi dan Aplikasi Laser (Jilid III). Akhbar CRC.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Fizik Laser. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Asas Laser. Cambridge University Press.
Masa siaran: Nov-27-2023