Principium Generationis Laser

Quid opus est scire principium laser- cii?

Discrimina sciendi inter lasers communes semiconductores, fibras, orbes, etYAG laseradiuvare etiam potest ad meliorem cognitionem acquirendam et in pluribus quaestionibus per electionem processum exercendum.

Articulus maxime ad scientiam popularem spectat: brevis introductio ad principium generationis laseris, principalem structuram laserarum, et plura genera laserarum communia.

Uno modo, principium generationis laseris

Laser generatur per commercium lucis et materiae, quae excitatur radiorum amplificatio; Intellectus incitata radiorum amplificatio requirit conceptus Einstein spontaneae emissionis intellectus, effusio incitata, radiatio incitata, necnon quaedam fundamenta theoretica necessaria.

Theoretical Basis I: Bohr Model

Exemplar Bohr maxime praebet structuram internam atomorum, facile intellegens quomodo lasers fiant. Atomum constat ex nucleo et electrons extra nucleum, et orbitales electronicorum non sunt arbitrariae. Electrona tantum orbitalia quaedam habent, inter quae intimum orbitalis status humus appellatur; Si electronica est in statu humo, vis eius est infima. Si electronico prosilit ex orbe, vocatur status concitatus primus, et vis status concitati status altior erit quam status humi; Alius orbita vocatur secundus status concitatus;

Causa laseris fieri potest, est quia electrons in diversis orbibus hoc exemplar movebit. Electrons si vim hauriunt, possunt de terra currere ad statum concitatum; Si electronica ex statu concitato ad terram publicam redit, industriam dimittet, quae saepe in forma laseris emittitur.

Theoretical Basis 2: Einstein's Stimulated Radiation Theory

Anno 1917, Einstein theoriam radiorum excitatam proposuit, quae est fundamentum theoreticum pro lasers et laseris productionis: effusio seu emissio materiae essentialiter resultat commercium inter campum radialem et particulas quae materiam constituunt eiusque nucleum. essentia est transitus particularum inter gradus energiae diversas. Tres sunt diversi processus in commercio lucis et materiae: emissio spontanea, emissio incitata et effusio incitata. Systema enim continens numerum particularum frequentes, hi tres processus semper coexistunt et inter se cohaerent.

Emissio spontanea;

Ut in figura ostenditur: electronico in summo studio E2 sponte transitum ad gradum humilem E1 et photon emittit cum industria hv, et hv=E2-E1; Hic processus spontaneus et finitimus transitus spontaneus vocatur transitus, et leves fluctus emittuntur per transitum spontaneum radiorum spontaneum.

Proprietates emissionis spontaneae: Quisque photon sui iuris est, cum diversis directionibus et gradibus, et tempus eventum etiam temere est. Lucis cohaerentis et tenebrarum, quae non est lux laser. Ergo processus generationis laser indiget ad reducendum hoc genus errantium in lucem. Haec etiam una causa est, cur vagatio laserarum variarum fluctuatio lucem habeat. Si bene moderata, proportio emissionis spontaneae in laser negligi potest. Purior laser, ut 1060 um, est totum 1060 um, Hoc genus laseris habet ratem et potentiam relative stabilis effusio.

Effusio excitanda:

Electrons energiae humilis gradus (orbitales humilis), postquam photons absorbens, transitus ad gradus altiores energiae (orbitales altos), et hic processus effusio incitata appellatur. Effusio incitata crucialis est et una clavium processibus flantibus. Sentinae fons laseris industriam photon praebet ut particulas in lucro medio ad transitionem causet et expectandum radiorum incitatorum in altioribus energiae gradibus, laser emittens.

Radiatio excitanda;

Cum luce energiae externae irradiatur (hv=E2-E1), electronico in gradu summo energiae ab externo photon excitatur et ad gradum energiae humilis salit (orbita alta ad orbita depressum decurrit). Eodem tempore emittit photon quod prorsus idem est ac photon externum. Hic processus excitationem primam lucem non haurit, ideo erunt duo photons identici, qui intelligi possunt sicut electronico spuit photon prius absorptum, Hic processus lucidus radiorum excitatus appellatur, qui processus e contrario excitatur effusio.

Postquam theoria manifesta est, valde simplex est laser aedificare, ut in superiore figura ostensum est: sub normalibus conditionibus materiae stabilitatis, maior pars electrons in statu humo, electrons in statu humo, et laser dependet. excitata femper. Ergo structura laseris permittit absorptionem excitatam fieri primum, ut electrons ad gradum energiae excelsum reducat, et deinde excitationem praebeat ut magnum numerum electrons energiae altae ad subeundum radiorum excitatum, photons solvens, inde, laser generari potest. Deinceps structuram laseris inducemus.

Laser compages:

Congruit structuram laseris cum condiciones generationis laseris, de quibus ante singulatim;

Conditio occursus et structura respondentis:

1. Est lucrum medium quod amplificationis effectum praebet sicut laser medium laborantis, eiusque particulae energiae structuram habent idoneam ad radiorum excitandum generandum (potissimum electronicas sentinare ad summos energias orbitales et ad certum temporis spatium existere. emittunt photons in uno spiritu per radialem excitat);

2. Fons excitatio externa est quae electrons ab inferiori gradu ad superiora sentinare potest, numerus inversionem facit particulam inter gradus laseris superiores et inferiores (id est, cum plures partes sunt altioris energiae quam. particulae humiles), ut xenon lampas in YAG lasers;

3. Cavitas resonans est quae laser oscillationem consequi potest, augere operationem materiae longitudinis laseris operantis, modum elatum luminis protegens, moderamen propagationis directionis trabis, selective amplificandi radiorum excitatam frequentiam ad monochromaticitatem emendandam (videatur ut laser energia quadam ad outputted).

Respondens structura in superiore figura ostenditur, quae est simplex structura laseris YAG. Aliae structurae magis implicatae possunt esse, sed nucleus haec est. Processus generationis laser ostenditur in figura:

Laser classificationem: plerumque per lucrum medium vel per laser energiae formam indicatur

Lucrum mediae classificationis:

Dioxide laser: Lucrum medium laseris carbonii dioxidum est helium etCO2 laser,cum laser necem 10.6um, quod est una productorum laser primariorum deducendae. Laser glutino mane maxime fundatus est in laser dioxide carbonis, quod nunc maxime ad materias non-metallicas (fabricas, materias, materias, materias, ligna, etc.). Praeterea adhibita est etiam in machinis lithographia. Laser carbon dioxidum per fibras opticas et per vias opticas spatiales traduci non potest, Prima Tongkuai relative bene factum est et multum instrumenti secandi adhibitum est;

YAG (yttrium aluminii carbunculi) laser: YAG crystalla apud neodymium (Nd) vel yttrium (Yb) metalla adhibentur ut laser lucrum medium, cum emissione necem 1.06um. Laser YAG pulsuum superiorem outputare potest, sed potentia mediocris humilis est, et potestas 15 temporum mediocris potentiae culmen attingere potest. Si maxime legumen laser, continuus output effici non potest; Sed traduci potest per fibras opticas, et simul effusio materiae metallicae augetur, et incipit applicari in materiarum ponderivitate alta, primum applicata in 3C agro;

Fiber laser: Vena amet in foro utitur ytterbium doped fibra ad quaestum medium, cum adsum 1060nm. Ulterius dividitur in fibra et discus laserarum secundum figuram medii; Fibra optica IPG repraesentat, discus vero Tongkuai repraesentat.

Semiconductor laser: Lucrum medium est semiconductor PN junctura, et necem laser semiconductor maxime ad 976nm. In statu, semiconductor prope lasers-infraredes praecipue adhibentur ad cladding, cum maculis supra 600um levibus. Laserline est inceptum repraesentativum lasers semiconductoris.

Indicatur per modum actionis energiae: Pulsus laser (PULS), quasi laser continuus (QCW), laser continuus (CW)

Pulsus laser: nanosecond, picosecond, femtosecond, hoc pulsus summus frequentia laser (ns, latitudo leguminis) saepe summum apicem energiae altae frequentiae (MHZ) processui consequi potest, adhibita ad expediendas aes tenues et aluminium dissimiles materias, tum maxime purgandum. . Utendo energiae altae apicem, materiam basim cito conflare potest, cum parvo actu temporis et parvae caloris affectae zonae. Commoda habet in processu materiae ultra tenues (infra 0.5mm);

Quasi laser continua (QCW): Ob iterationem ratem et officium cycli humilis (infra %), latitudo pulsusQCW laserattingit 50 us-50 ms, implens gap inter kilowatt planitiem fibram continuam laser et Q-switched pulsum laser; Vertex potentia laseris quasi continuus fibra 10 temporis attingere potest mediocris potentia sub continua operatione modus. QCW lasers plerumque duos modos habent, unus continuus glutino ad vim humilem, et alius ad apicem potentiae laser glutino pulsatur per 10 tempora mediocris potentiae, quae potest consequi materias crassiores et plus caloris glutino, dum etiam moderante calorem intus. perexigua complector;

Continuus Laser (CW): Hoc frequentissimum est, et pleraeque lasers in foro visae sunt CW lasers quae laser in processu glutino continue output. Fibra laserarum dividuntur in unum modum et multi-modi lasers secundum diversas diametri nuclei et trabes qualitates, et adaptari possunt diversis applicationibus missionum.