Lazerin (Işınım Emisyonu ile Uyarılmış Işık Amplifikasyonu) temel çalışma prensibi, uyarılmış ışık emisyonu olgusuna dayanır. Bir dizi hassas tasarım ve yapı aracılığıyla lazerler, yüksek tutarlılık, tek renklilik ve parlaklıkta ışınlar üretir. Lazerler, iletişim, tıp, üretim, ölçüm ve bilimsel araştırma gibi alanlar da dahil olmak üzere modern teknolojide yaygın olarak kullanılır. Yüksek verimlilikleri ve hassas kontrol özellikleri onları birçok teknolojinin temel bileşeni yapar. Aşağıda lazerlerin çalışma prensiplerinin ve farklı lazer tiplerinin mekanizmalarının ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır.
1. Uyarılmış Emisyon
Uyarılmış emisyonlazer üretiminin ardındaki temel prensiptir, ilk olarak 1917'de Einstein tarafından önerilmiştir. Bu fenomen, ışık ve uyarılmış durum maddesi arasındaki etkileşim yoluyla daha tutarlı fotonların nasıl üretildiğini açıklar. Uyarılmış emisyonu daha iyi anlamak için kendiliğinden emisyonla başlayalım:
Kendiliğinden emisyon: Atomlarda, moleküllerde veya diğer mikroskobik parçacıklarda, elektronlar dış enerjiyi (elektriksel veya optik enerji gibi) emebilir ve uyarılmış durum olarak bilinen daha yüksek bir enerji seviyesine geçebilir. Ancak, uyarılmış durum elektronları kararsızdır ve kısa bir süre sonra temel durum olarak bilinen daha düşük bir enerji seviyesine geri dönerler. Bu işlem sırasında elektron kendiliğinden emisyon olan bir foton yayar. Bu tür fotonlar frekans, faz ve yön açısından rastgeledir ve bu nedenle tutarlılıktan yoksundur.
Uyarılmış Emisyon: Uyarılmış emisyonun anahtarı, uyarılmış durumdaki bir elektronun geçiş enerjisine uyan bir enerjiye sahip bir fotonla karşılaşması durumunda, fotonun elektronu temel duruma geri dönmeye teşvik edebilmesi ve yeni bir foton salmasıdır. Yeni foton, frekans, faz ve yayılma yönü açısından orijinal fotonla aynıdır ve tutarlı ışıkla sonuçlanır. Bu olgu, fotonların sayısını ve enerjisini önemli ölçüde artırır ve lazerlerin temel mekanizmasıdır.
Uyarılmış Emisyonun Pozitif Geri Bildirim Etkisi: Lazerlerin tasarımında, uyarılmış emisyon süreci birçok kez tekrarlanır ve bu pozitif geri bildirim etkisi foton sayısını katlanarak artırabilir. Rezonans boşluğunun yardımıyla fotonların tutarlılığı korunur ve ışık huzmesinin yoğunluğu sürekli olarak artırılır.
2. Orta Kazanç
Thekazanç ortamılazerdeki fotonların amplifikasyonunu ve lazer çıktısını belirleyen çekirdek malzemedir. Uyarılmış emisyonun fiziksel temelidir ve özellikleri lazerin frekansını, dalga boyunu ve çıktı gücünü belirler. Kazanç ortamının türü ve özellikleri lazerin uygulamasını ve performansını doğrudan etkiler.
Uyarım Mekanizması: Kazanç ortamındaki elektronların harici bir enerji kaynağı tarafından daha yüksek bir enerji seviyesine uyarılması gerekir. Bu işlem genellikle harici enerji tedarik sistemleri tarafından gerçekleştirilir. Yaygın uyarma mekanizmaları şunları içerir:
Elektrikli Pompalama: Kazanç ortamındaki elektronların elektrik akımı uygulanarak uyarılması.
Optik Pompalama: Ortamı bir ışık kaynağıyla (flaş lambası veya başka bir lazer gibi) uyarmak.
Enerji Seviyeleri Sistemi: Kazanç ortamındaki elektronlar tipik olarak belirli enerji seviyelerinde dağılır. En yaygın olanlar şunlardır:iki seviyeli sistemlerVedört seviyeli sistemlerBasit iki seviyeli bir sistemde, elektronlar temel durumdan uyarılmış duruma geçer ve ardından uyarılmış emisyon yoluyla temel duruma geri döner. Dört seviyeli bir sistemde, elektronlar farklı enerji seviyeleri arasında daha karmaşık geçişler geçirir ve bu da genellikle daha yüksek verimlilikle sonuçlanır.
Kazanç Ortamı Türleri:
Gaz Kazancı Orta: Örneğin, helyum-neon (He-Ne) lazerleri. Gaz kazanç ortamları, kararlı çıkışları ve sabit dalga boyları ile bilinir ve laboratuvarlarda standart ışık kaynakları olarak yaygın olarak kullanılır.
Sıvı Kazanç Orta: Örneğin, boya lazerleri. Boya molekülleri, farklı dalga boylarında iyi uyarılma özelliklerine sahiptir ve bu da onları ayarlanabilir lazerler için ideal hale getirir.
Sağlam Kazanç Orta: Örneğin, Nd(neodimyum katkılı itriyum alüminyum garnet) lazerler. Bu lazerler son derece verimli ve güçlüdür ve endüstriyel kesme, kaynak ve tıbbi uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.
Yarıiletken Kazanç Ortamı:Örneğin, galyum arsenit (GaAs) malzemeleri lazer diyotlar gibi iletişim ve optoelektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
3. Rezonatör boşluğu
Therezonatör boşluğulazerde geri bildirim ve amplifikasyon için kullanılan yapısal bir bileşendir. Temel işlevi, uyarılmış emisyon yoluyla üretilen foton sayısını boşluk içinde yansıtarak ve yükselterek artırmak ve böylece güçlü ve odaklanmış bir lazer çıkışı üretmektir.
Rezonatör Boşluğunun Yapısı: Genellikle iki paralel aynadan oluşur. Biri, tam yansıtıcı bir aynadır vedikiz aynasıve diğeri kısmen yansıtıcı bir aynadır, buna da denirçıktı aynasıFotonlar boşluk içerisinde ileri geri yansır ve kazanç ortamıyla etkileşime girerek yükseltilir.
Rezonans Durumu: Rezonatör boşluğunun tasarımı, fotonların boşluk içinde sabit dalgalar oluşturmasını sağlamak gibi belirli koşulları karşılamalıdır. Bu, boşluk uzunluğunun lazer dalga boyunun bir katı olmasını gerektirir. Sadece bu koşulları karşılayan ışık dalgaları boşluk içinde etkili bir şekilde yükseltilebilir.
Çıkış Işını: Kısmen yansıtıcı ayna, yükseltilmiş ışık huzmesinin bir kısmının geçmesine izin vererek lazerin çıkış huzmesini oluşturur. Bu huzme yüksek yönlülüğe, tutarlılığa ve tek renkliliğe sahiptir.
Lazerler hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız veya lazerlerle ilgileniyorsanız lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin:
Işıklı nokta
Adres: Bina 4 #, No.99 Furong 3. Yol, Xishan Bölgesi Wuxi, 214000, Çin
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobil: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Web sitesi: www.lumispot-tech.com
Gönderi zamanı: Sep-18-2024