Kini idi ti a nilo lati mọ ilana ti awọn lasers?
Mọ awọn iyatọ laarin awọn laser semikondokito ti o wọpọ, awọn okun, awọn disiki, atiYAG lesatun le ṣe iranlọwọ lati ni oye ti o dara julọ ati ṣe awọn ijiroro diẹ sii lakoko ilana yiyan.
Nkan naa ni idojukọ lori imọ-jinlẹ olokiki: ifihan kukuru si ipilẹ ti iran laser, eto akọkọ ti awọn lesa, ati ọpọlọpọ awọn oriṣi ti o wọpọ ti awọn lesa.
Ni akọkọ, ilana ti iran laser
Lesa ti wa ni ipilẹṣẹ nipasẹ ibaraenisepo laarin ina ati ọrọ, ti a mọ bi imudara itankalẹ ti o ni itara; Lílóye ìmúgbòòrò ìtànṣán ìtànṣán onítọ̀hún nílò òye àwọn èròǹgbà Einstein ti itujade lẹ́ẹ̀kọ̀ọ̀kan, gbígba gbígbóná janjan, àti ìtànṣán tí ń ru sókè, àti àwọn ìpìlẹ̀ ìpilẹ̀ṣẹ̀ ṣíṣe kókó.
O tumq si Ipilẹ 1: Bohr awoṣe
Awoṣe Bohr ni akọkọ pese eto inu ti awọn ọta, jẹ ki o rọrun lati ni oye bi awọn ina lesa ṣe waye. Atọmu kan jẹ arin ati elekitironi ni ita aarin, ati awọn orbitals ti awọn elekitironi kii ṣe lainidii. Awọn elekitironi nikan ni awọn orbitals kan, laarin eyiti a npe ni orbital innermost ni ipo ilẹ; Ti elekitironi ba wa ni ipo ilẹ, agbara rẹ ni o kere julọ. Ti elekitironi ba fo jade lati inu orbit, a pe ni ipo igbadun akọkọ, ati pe agbara ti ipo igbadun akọkọ yoo ga ju ti ipo ilẹ lọ; Orbit miiran ni a npe ni ipo igbadun keji;
Awọn idi idi ti lesa le waye ni nitori elekitironi yoo gbe ni orisirisi awọn orbits ni awoṣe yi. Ti awọn elekitironi ba gba agbara, wọn le ṣiṣe lati ipo ilẹ si ipo igbadun; Ti elekitironi ba pada lati ipo igbadun si ipo ilẹ, yoo tu agbara silẹ, eyiti o jẹ idasilẹ nigbagbogbo ni irisi laser.
Ipilẹ Ipilẹ 2: Ilana Radiation ti Einstein ti o ni itara
Ni ọdun 1917, Einstein dabaa imọran ti itọsi ti o ni itara, eyiti o jẹ ipilẹ imọ-jinlẹ fun awọn lasers ati iṣelọpọ laser: gbigba tabi itujade ti ọrọ jẹ pataki abajade ti ibaraenisepo laarin aaye itankalẹ ati awọn patikulu ti o jẹ nkan, ati ipilẹ rẹ. Pataki ni iyipada ti awọn patikulu laarin awọn ipele agbara oriṣiriṣi. Awọn ilana oriṣiriṣi mẹta lo wa ninu ibaraenisepo laarin ina ati ọrọ: itujade lẹẹkọkan, itujade ti o ni itusilẹ, ati mimu mimu. Fun eto ti o ni nọmba nla ti awọn patikulu, awọn ilana mẹtẹẹta wọnyi nigbagbogbo wa papọ ati ni ibatan pẹkipẹki.
Ijadejade lairotẹlẹ:
Gẹgẹbi a ṣe han ninu eeya: elekitironi kan lori ipele agbara giga E2 yipada lẹẹkọkan si ipele agbara kekere E1 o si tu foton kan pẹlu agbara hv, ati hv=E2-E1; Ilana iyipada lẹẹkọkan ati ti ko ni ibatan ni a pe ni iyipada lẹẹkọkan, ati awọn igbi ina ti njade nipasẹ awọn iyipada lẹẹkọkan ni a pe ni itankalẹ lẹẹkọkan.
Awọn abuda ti itujade lẹẹkọkan: Photon kọọkan jẹ ominira, pẹlu awọn itọsọna oriṣiriṣi ati awọn ipele, ati akoko iṣẹlẹ tun jẹ laileto. O jẹ ti incoherent ati ina rudurudu, eyiti kii ṣe ina ti o nilo nipasẹ lesa. Nitorinaa, ilana iran laser nilo lati dinku iru ina ti o ṣina. Eyi tun jẹ ọkan ninu awọn idi ti gigun gigun ti ọpọlọpọ awọn ina lesa ni ina ti o yapa. Ti a ba ṣakoso daradara, ipin ti itujade lẹẹkọkan ninu lesa le jẹ alaimọkan. Lesa mimọ julọ, bii 1060 nm, gbogbo rẹ jẹ 1060 nm, Iru lesa yii ni oṣuwọn gbigba iduroṣinṣin ati agbara.
Gbigba ti o ni iwuri:
Awọn elekitironi ni awọn ipele agbara kekere (awọn orbitals kekere), lẹhin gbigba awọn photons, iyipada si awọn ipele agbara ti o ga julọ (awọn orbitals giga), ati pe ilana yii ni a pe ni gbigba imudara. Gbigba itusilẹ jẹ pataki ati ọkan ninu awọn ilana fifa bọtini. Orisun fifa ti ina lesa n pese agbara photon lati fa awọn patikulu ni alabọde ere si iyipada ati duro fun itọsẹ ti o ni itara ni awọn ipele agbara ti o ga julọ, ti njade laser naa.
Ìtọ́jú tí ń ru sókè:
Nigbati itanna ti ina agbara ita (hv=E2-E1), elekitironi ti o wa ni ipele agbara ti o ga julọ ni itara nipasẹ photon ti ita ati ki o fo si ipele agbara kekere (yipo giga ti nṣiṣẹ si orbit kekere). Ni akoko kanna, o njade photon kan ti o jẹ deede kanna bi photon ita. Ilana yi ko ni fa awọn atilẹba simi ina, ki nibẹ ni yio je meji aami photons, eyi ti o le wa ni gbọye bi awọn elekitironi spits jade awọn tẹlẹ gba photon, Eleyi luminescence ilana ni a npe ni ji Ìtọjú, eyi ti o jẹ yiyipada ilana ti ji.
Lẹhin ilana ti o han gbangba, o rọrun pupọ lati kọ lesa kan, bi o ṣe han ninu nọmba ti o wa loke: labẹ awọn ipo deede ti iduroṣinṣin ohun elo, ọpọlọpọ awọn elekitironi wa ni ipo ilẹ, awọn elekitironi ni ipo ilẹ, ati laser da lori ji Ìtọjú. Nitorinaa, eto ti lesa ni lati jẹ ki gbigba imudara lati waye ni akọkọ, mu awọn elekitironi wa si ipele agbara giga, ati lẹhinna pese itara lati fa nọmba nla ti awọn elekitironi ipele agbara giga lati faragba itankalẹ itọsi, itusilẹ photons, Lati eyi, lesa le ti wa ni ti ipilẹṣẹ. Nigbamii ti, a yoo ṣafihan ilana laser.
Ilana lesa:
Baramu ọna laser pẹlu awọn ipo iran lesa ti a mẹnuba ni iṣaaju ọkan nipasẹ ọkan:
Ipo iṣẹlẹ ati ilana ti o baamu:
1. Nibẹ ni a ere alabọde ti o pese ipa ampilifaya bi awọn lesa ṣiṣẹ alabọde, ati awọn oniwe-ṣiṣẹ patikulu ni ohun agbara ipele be o dara fun ti o npese ji Ìtọjú (o kun anfani lati fifa elekitironi si ga-agbara orbitals ati tẹlẹ fun awọn kan akoko ti akoko. , ati lẹhinna tu awọn photon silẹ ni ẹmi kan nipasẹ itọsẹ ti o ni itara);
2. Orisun itagbangba ita (orisun fifa) wa ti o le fa awọn elekitironi lati ipele isalẹ si ipele oke, nfa iyipada nọmba patiku laarin awọn ipele oke ati isalẹ ti lesa (ie, nigbati awọn patikulu agbara-giga diẹ sii ju awọn patikulu agbara kekere), gẹgẹbi atupa xenon ni awọn laser YAG;
3. Nibẹ ni a resonant iho ti o le se aseyori lesa oscillation, mu awọn ṣiṣẹ ipari ti awọn lesa ṣiṣẹ ohun elo, iboju awọn ina igbi mode, šakoso awọn soju itọsọna ti awọn tan ina, selectively amplify awọn ji Ìtọjú igbohunsafẹfẹ lati mu monochromaticity (aridaju wipe awọn lesa ti wa ni iṣelọpọ ni agbara kan).
Ilana ti o baamu ni a fihan ni nọmba ti o wa loke, eyiti o jẹ ọna ti o rọrun ti laser YAG kan. Awọn ẹya miiran le jẹ eka sii, ṣugbọn koko ni eyi. Ilana iran laser ti han ni nọmba:
Isọdi lesa: ni gbogbo ipin nipasẹ ere alabọde tabi nipasẹ fọọmu agbara lesa
Jèrè ipinsi alabọde:
Erogba oloro lesa: Awọn ere alabọde ti erogba oloro lesa jẹ helium atiCO2 lesa,pẹlu kan lesa wefulenti ti 10.6um, eyi ti o jẹ ọkan ninu awọn earliest lesa awọn ọja lati wa ni se igbekale. Alurinmorin lesa ni kutukutu da lori lesa erogba oloro, eyiti o jẹ lilo lọwọlọwọ fun alurinmorin ati gige awọn ohun elo ti kii ṣe irin (awọn aṣọ, awọn pilasitik, igi, ati bẹbẹ lọ). Ni afikun, o tun lo lori awọn ẹrọ lithography. Lesa erogba oloro ko le ṣe tan kaakiri nipasẹ awọn okun opiti ati rin irin-ajo nipasẹ awọn ọna opopona aaye, Tongkuai akọkọ ti ṣe daradara daradara, ati pe ọpọlọpọ awọn ohun elo gige ni a lo;
YAG (yttrium aluminiomu garnet) lesa: YAG kirisita doped pẹlu neodymium (Nd) tabi yttrium (Yb) irin ions ti wa ni lilo bi awọn lesa ere alabọde, pẹlu ohun itujade wefulenti ti 1.06um. Laser YAG le ṣe agbejade awọn iṣọn ti o ga julọ, ṣugbọn apapọ agbara jẹ kekere, ati pe agbara oke le de awọn akoko 15 ni apapọ agbara. Ti o ba jẹ nipataki lesa pulse, iṣelọpọ lemọlemọfún ko le ṣaṣeyọri; Ṣugbọn o le gbejade nipasẹ awọn okun opiti, ati ni akoko kanna, oṣuwọn gbigba ti awọn ohun elo irin pọ si, ati pe o bẹrẹ lati lo ni awọn ohun elo ti o ga julọ, ti a kọkọ lo ni aaye 3C;
Laser okun: Ojulowo lọwọlọwọ ni ọja nlo okun doped ytterbium bi alabọde ere, pẹlu igbi ti 1060nm. O ti pin siwaju sii si okun ati awọn lasers disiki ti o da lori apẹrẹ ti alabọde; Fiber optic duro fun IPG, lakoko ti disiki duro Tongkuai.
Lesa semikondokito: Alabọde ere jẹ ipade PN semikondokito, ati gigun ti lesa semikondokito jẹ pataki ni 976nm. Lọwọlọwọ, semikondokito nitosi-infurarẹẹdi lesa ti wa ni o kun lo fun cladding, pẹlu ina to muna loke 600um. Laserline jẹ ile-iṣẹ aṣoju ti awọn lesa semikondokito.
Ni ipin nipasẹ irisi iṣe agbara: Pulse lesa (PULSE), lesa lemọlemọfún quasi (QCW), lesa lemọlemọfún (CW)
Pulse lesa: nanosecond, picosecond, femtosecond, laser pulse pulse giga-igbohunsafẹfẹ yii (ns, iwọn pulse) le nigbagbogbo ṣaṣeyọri agbara tente giga, iṣelọpọ igbohunsafẹfẹ giga (MHZ), ti a lo fun sisẹ bàbà tinrin ati awọn ohun elo dissimilar aluminiomu, ati mimọ julọ julọ. . Nipa lilo agbara tente oke giga, o le yo ohun elo ipilẹ ni kiakia, pẹlu akoko iṣe kekere ati agbegbe agbegbe ooru ti o kan. O ni awọn anfani ni sisẹ awọn ohun elo ultra-tinrin (labẹ 0.5mm);
Quasi lesa lesa (QCW): Nitori iwọn atunwi giga ati iṣẹ-ṣiṣe kekere (ni isalẹ 50%), iwọn pulse tiQCW lesade 50 us-50 ms, kikun aafo laarin ipele kilowatt lesa okun lemọlemọfún ati Q-switched pulse lesa; Agbara ti o ga julọ ti okun lesa okun lemọlemọ le de awọn akoko 10 ni apapọ agbara labẹ iṣẹ ipo lilọsiwaju. Awọn lasers QCW ni gbogbogbo ni awọn ipo meji, ọkan jẹ alurinmorin lemọlemọfún ni agbara kekere, ati ekeji jẹ alurinmorin laser pulsed pẹlu agbara tente oke ti awọn akoko 10 ni agbara apapọ, eyiti o le ṣaṣeyọri awọn ohun elo ti o nipọn ati alurinmorin ooru diẹ sii, lakoko ti o tun n ṣakoso ooru laarin a iwọn kekere pupọ;
Lesa ti o tẹsiwaju (CW): Eyi ni lilo pupọ julọ, ati pupọ julọ awọn lesa ti a rii lori ọja jẹ awọn lesa CW ti o njade lesa nigbagbogbo fun sisẹ alurinmorin. Awọn lesa okun ti pin si ipo ẹyọkan ati awọn lasers mode-pupọ ni ibamu si oriṣiriṣi awọn iwọn ila opin ati awọn agbara ina, ati pe o le ṣe deede si awọn oju iṣẹlẹ ohun elo oriṣiriṣi.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kejila-20-2023
