Bir lazerin temel çalışma prensibi (uyarılmış radyasyon emisyonu ile ışık amplifikasyonu), uyarılmış ışık emisyonu fenomenine dayanır. Bir dizi hassas tasarım ve yapı yoluyla, lazerler yüksek tutarlılık, monokromatiklik ve parlaklık ile kirişler üretir. Lazerler, iletişim, ilaç, üretim, ölçüm ve bilimsel araştırmalar gibi alanlar da dahil olmak üzere modern teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek verimliliği ve hassas kontrol özellikleri onları birçok teknolojinin temel bileşeni haline getirir. Aşağıda, lazerlerin çalışma prensiplerinin ve farklı lazer türlerinin mekanizmalarının ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır.
1. Uyarılmış emisyon
Uyarılmış emisyonilk olarak 1917'de Einstein tarafından önerilen lazer üretiminin arkasındaki temel prensiptir. Bu fenomen, ışık ve heyecanlı durum meselesi arasındaki etkileşim yoluyla daha fazla tutarlı fotonun ne kadar üretildiğini açıklar. Uyarılmış emisyonu daha iyi anlamak için kendiliğinden emisyon ile başlayalım:
Kendiliğinden emisyon: Atomlarda, moleküllerde veya diğer mikroskobik parçacıklarda, elektronlar dış enerjiyi (elektrik veya optik enerji gibi) emebilir ve uyarılmış durum olarak bilinen daha yüksek bir enerji seviyesine geçebilir. Bununla birlikte, heyecanlı durum elektronları kararsızdır ve sonunda kısa bir süre sonra zemin durumu olarak bilinen daha düşük bir enerji seviyesine geri dönecektir. Bu işlem sırasında, elektron spontan emisyon olan bir foton bırakır. Bu tür fotonlar frekans, faz ve yön açısından rastgeledir ve bu nedenle tutarlılıktan yoksundur.
Uyarılmış emisyon: Uyarılmış emisyonun anahtarı, heyecanlı bir elektronun geçiş enerjisiyle eşleşen bir enerjiye sahip bir fotonla karşılaştığında, fotonun elektronun yeni bir foton bırakırken zemin durumuna dönmesini isteyebileceğidir. Yeni foton, frekans, faz ve yayılma yönü açısından orijinal olanla aynıdır, bu da tutarlı ışıkla sonuçlanır. Bu fenomen fotonların sayısını ve enerjisini önemli ölçüde güçlendirir ve lazerlerin çekirdek mekanizmasıdır.
Uyarılmış emisyonun olumlu geri bildirim etkisi: Lazerlerin tasarımında, uyarılmış emisyon işlemi birden çok kez tekrarlanır ve bu pozitif geri besleme etkisi foton sayısını katlanarak artırabilir. Rezonant boşluğun yardımıyla, fotonların tutarlılığı korunur ve ışık ışınının yoğunluğu sürekli olarak arttırılır.
2. Kazanç Ortamı
.Orta Kazanmaklazerde fotonların ve lazer çıkışının amplifikasyonunu belirleyen çekirdek malzemedir. Uyarılmış emisyon için fiziksel temeldir ve özellikleri lazerin frekansını, dalga boyunu ve çıkış gücünü belirler. Kazanç ortamının türü ve özellikleri, lazerin uygulamasını ve performansını doğrudan etkiler.
Uyarma mekanizması: Kazanç ortamındaki elektronların harici bir enerji kaynağı tarafından daha yüksek bir enerji seviyesine uyarılması gerekir. Bu işlem genellikle harici enerji tedarik sistemleri tarafından elde edilir. Yaygın uyarma mekanizmaları şunları içerir:
Elektrik pompalama: Bir elektrik akımı uygulayarak kazanç ortamındaki elektronları heyecanlandırın.
Optik pompalama: Işık kaynağına sahip ortamı heyecanlandırın (flaş lambası veya başka bir lazer gibi).
Enerji Seviyeleri Sistemi: Kazanç ortamındaki elektronlar tipik olarak belirli enerji seviyelerinde dağıtılır. En yaygın olanıiki seviyeli sistemlerVedört seviyeli sistemler. Basit iki seviyeli bir sistemde, elektronlar zemin durumundan uyarılmış duruma geçer ve daha sonra uyarılmış emisyon yoluyla zemin durumuna geri döner. Dört seviyeli bir sistemde, elektronlar farklı enerji seviyeleri arasında daha karmaşık geçişler geçirir ve bu da genellikle daha yüksek verimlilikle sonuçlanır.
Kazanç Medya Türleri:
Gaz Kazanç Ortamı: Örneğin, helyum-neon (he-ne) lazerler. Gaz kazancı ortamı, istikrarlı çıkışları ve sabit dalga boyları ile bilinir ve laboratuvarlarda standart ışık kaynakları olarak yaygın olarak kullanılır.
Sıvı Kazanç Ortamı: Örneğin, boya lazerleri. Boya molekülleri, farklı dalga boyları boyunca iyi uyarma özelliklerine sahiptir, bu da onları ayarlanabilir lazerler için ideal hale getirir.
Katı Kazanç Ortamı: Örneğin, ND (neodimyum katkılı yttrium alüminyum garnet) lazerler. Bu lazerler oldukça verimli ve güçlüdür ve endüstriyel kesme, kaynak ve tıbbi uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yarıiletken Kazanç Ortamı: Örneğin, galyum arsenid (GAAS) malzemeleri, iletişimde ve lazer diyotlar gibi optoelektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
3. Rezonatör boşluğu
.rezonatör boşluğulazerde geri bildirim ve amplifikasyon için kullanılan yapısal bir bileşendir. Çekirdek işlevi, onları boşluk içinde yansıtarak ve amplifiye ederek uyarılmış emisyon yoluyla üretilen foton sayısını arttırmak, böylece güçlü ve odaklanmış bir lazer çıkışı üretmektir.
Rezonatör boşluğunun yapısı: Genellikle iki paralel aynadan oluşur. Biri, tamamen yansıtıcı bir aynadır,dikiz aynasıve diğeri kısmen yansıtıcı bir ayna,çıkış aynası. Fotonlar boşluk içinde ileri geri yansıtır ve kazanç ortamı ile etkileşim yoluyla güçlendirilir.
Rezonans koşulu: Rezonatör boşluğunun tasarımı, fotonların boşluğun içinde duran dalgalar oluşturmasını sağlamak gibi belirli koşulları karşılamalıdır. Bu, boşluk uzunluğunun lazer dalga boyunun katı olmasını gerektirir. Sadece bu koşulları karşılayan ışık dalgaları boşluk içinde etkili bir şekilde güçlendirilebilir.
Çıkış ışını: Kısmen yansıtıcı ayna, yükseltilmiş ışık ışınının bir kısmının geçmesini sağlar ve lazerin çıkış ışını oluşturur. Bu ışın yüksek yönlülük, tutarlılık ve tek renkli.
Daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız veya lazerlerle ilgileniyorsanız, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin:
Lumispot
Adres: Bina 4 #, No.99 Furong 3. Yol, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Çin
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobil: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Web sitesi: www.lumispot-tech.com
Gönderme Zamanı: Eylül-18-2024