Laserien toimintaperiaate perustuu stimuloituun emissioon, jonka Einstein ehdotti ensimmäisen kerran 1900-luvun alussa. Pääprosessi on seuraava:
- Elektronin siirtyminen: Atomit tai molekyylit työväliaineessa saavat energiaa pumppulähteen vaikutuksesta (kuten sähköenergiaa, valoenergiaa jne.), siirtyen matalalta energiatasolta korkealle energiatasolle, siirtyen kiihtyneeseen tilaan. Koska korkea energiataso on epävakaa, atomit tai molekyylit siirtyvät spontaanisti takaisin alhaiselle energiatasolle ja vapauttavat fotoneja prosessissa.
- Resonanssiontelon heijastus: Nämä fotonit heijastavat edestakaisin resonanssiontelossa ja ovat vuorovaikutuksessa muiden viritystilan atomien tai molekyylien kanssa työväliaineessa, mikä laukaisee stimuloidumman emission. Tämä saa fotonien määrän lisääntymään äkillisesti, mikä johtaa korkean intensiteetin, erittäin monokromaattiseen ja erittäin suuntautuneeseen laservaloon.
Laser koostuu pääasiassa kolmesta osasta: työväliaineesta, pumpun lähteestä ja resonanssiontelosta.
- Työväline: Tämä on lasertuotannon perusta. Se koostuu aktiivisesta väliaineesta, joka mahdollistaa populaation inversion, kuten rubiinista, neodyymilasista tai hiilidioksidikaasusta.
- Pumppulähde: Antaa energiaa työväliaineelle, mikä saa aikaan stimuloituja päästöjä. Yleisiä menetelmiä ovat sähköinen heräte ja optinen heräte.
- Resonanssiontelo: Koostuu sisäisistä kokonaisheijastuspeileistä ja osittaisista sisäheijastuspeileistä, se tarjoaa palautetta ja värähtelevän ympäristön fotoneille, jolloin ne voivat kulkea edestakaisin useita kertoja ontelossa, mikä parantaa stimuloitua emissiovaikutusta ja muodostaa lopulta lasertehon.
Suurin ero yksimuoto- ja monimuotolaserien välillä on lähtösäteen moodien lukumäärässä.
- Yksimuotolaser: Tukee vain yhtä valon etenemistilaa. Sillä on korkea säteen laatu, hyvä suuntaavuus ja koherenssi, standardi pyöreä sädepiste ja pieni erotuskulma. Se soveltuu erittäin tarkkoihin sovelluksiin, kuten laserinterferometreihin ja kuituoptiseen viestintään.
- Monimuotolaser: Tukee useita valon etenemistapoja. Sillä on suuri lähtösäteen hajaantumiskulma, monimutkainen säteen muoto ja intensiteettijakauma sekä lyhyempi koherenssin pituus, mutta korkea lähtöteho. Se soveltuu vähemmän vaativiin sovelluksiin, kuten materiaalien käsittelyyn ja laservalaistukseen.
Lasereita kutsutaan Gaussin säteiksi, koska niiden intensiteettijakauma poikkileikkauksensa poikki on suunnilleen Gaussin funktion mukainen, mikä tarkoittaa, että intensiteetti on korkea keskellä ja vähenee vähitellen reunoja kohti osoittaen kellon muotoista käyrää.
Tämä jakautumisominaisuus johtuu laserin itsetoistettavuudesta sen muodostumisen aikana resonanssiontelossa; Jopa diffraktion ja etenemisen jälkeen sen intensiteettijakauma säilyttää Gaussin muodon. Gauss-säteillä on erinomainen tarkennusteho ja yksivärisyys, mikä vähentää tehokkaasti moodikilpailua ja parantaa säteen laatua, minkä ansiosta niitä käytetään laajasti optisten järjestelmien suunnittelussa, laserkäsittelyssä ja muilla aloilla.
Laserluokitus Laserit voidaan luokitella monella tavalla, joista yksi on työvälineen mukaan:
- Solid State Lasers: Nämä käyttävät kiinteitä materiaaleja työväliaineena, kuten neodyymi-seostettua alumiinigranaattilasereita (Nd:YAG). Näillä lasereilla on tyypillisesti suuri teho ja hyvä vakaus, ja niitä käytetään laajasti teollisessa jalostuksessa, lääketieteessä ja tieteellisessä tutkimuksessa.
- Kaasulaserit: Ne käyttävät kaasuja työväliaineena, kuten helium-neonlasereita (He-Ne) ja hiilidioksidilasereita (CO2). Kaasulasereilla on laajat sovellukset näkyvällä ja infrapunaspektrialueella.
- Nestemäiset laserit: Tunnetaan myös väriainelasereina, joissa käytetään orgaanisia väriaineliuoksia työväliaineena. Niiden aallonpituuden viritettävyys antaa niille ainutlaatuisia etuja tieteellisessä tutkimuksessa ja biolääketieteessä.
- Puolijohdelaserit: Ne käyttävät puolijohdemateriaaleja työvälineinä, kuten laserdiodeja. Nämä laserit tarjoavat etuja miniatyrisoinnissa ja integroinnissa, ja niitä käytetään laajalti optisessa viestinnässä, lasertulostuksessa ja muilla aloilla.
- Vapaiden elektronien laserit: Nämä käyttävät nopeita vapaita elektronisäteitä työvälineenä. Ne tarjoavat laajan valikoiman lähtötehoja ja aallonpituuksia, joten ne soveltuvat korkeaenergiseen fysiikkaan ja röntgenspektroskopiaan.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Kiinan kuituoptiset moduulit, kuitu kytkettyjä laserien valmistajia, laserkomponenttien toimittajat Kaikki oikeudet pidätetään.
