Ang sukaranan nga prinsipyo sa pagtrabaho sa usa ka laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) gibase sa panghitabo sa stimulated emission sa kahayag. Pinaagi sa usa ka serye sa mga tukma nga mga disenyo ug mga istruktura, ang mga laser makamugna og mga sagbayan nga adunay taas nga pagkahiusa, monochromaticity, ug kahayag. Ang mga laser kaylap nga gigamit sa modernong teknolohiya, lakip sa mga natad sama sa komunikasyon, medisina, paggama, pagsukod, ug siyentipikong panukiduki. Ang ilang taas nga kahusayan ug tukma nga mga kinaiya sa pagkontrol naghimo kanila nga kinauyokan nga sangkap sa daghang mga teknolohiya. Sa ubos usa ka detalyado nga pagpatin-aw sa mga prinsipyo sa pagtrabaho sa mga laser ug ang mga mekanismo sa lainlaing mga lahi sa mga laser.
1. Gipukaw nga Emisyon
Gidasig nga pagbugamao ang sukaranang prinsipyo luyo sa laser generation, una nga gisugyot ni Einstein niadtong 1917. Kini nga panghitabo naghulagway kon sa unsang paagi mas nagkauyon nga mga photon ang gihimo pinaagi sa interaksyon tali sa kahayag ug excited-state matter. Aron mas masabtan ang stimulated emission, magsugod ta sa spontaneous emission:
Kusog nga Emisyon: Sa mga atomo, molekula, o uban pang mikroskopiko nga mga partikulo, ang mga electron makasuhop sa gawas nga enerhiya (sama sa elektrisidad o optical energy) ug mobalhin ngadto sa mas taas nga lebel sa enerhiya, nga nailhan nga excited state. Bisan pa, ang mga electron nga excited-estado dili lig-on ug sa kadugayan mobalik sa usa ka ubos nga lebel sa enerhiya, nga nailhan nga ground state, pagkahuman sa mubo nga panahon. Atol niini nga proseso, ang electron nagpagawas sa usa ka photon, nga mao ang spontaneous emission. Ang ingon nga mga photon random sa termino sa frequency, phase, ug direksyon, ug sa ingon kulang sa pagkadugtong.
Gipukaw nga Emisyon: Ang yawe sa stimulated emission mao nga sa diha nga ang usa ka excited-state nga electron makasugat sa usa ka photon nga adunay usa ka enerhiya nga katumbas sa iyang transisyon nga enerhiya, ang photon makaaghat sa electron sa pagbalik ngadto sa yuta nga kahimtang samtang nagpagawas sa usa ka bag-o nga photon. Ang bag-ong photon parehas sa orihinal sa termino sa frequency, phase, ug propagation nga direksyon, nga miresulta sa coherent light. Kini nga panghitabo mahinungdanon nga nagpadako sa gidaghanon ug kusog sa mga photon ug mao ang kinauyokan nga mekanismo sa mga laser.
Positibo nga Feedback Epekto sa Napukaw nga Emisyon: Sa disenyo sa mga laser, ang stimulated emission nga proseso gisubli sa makadaghang higayon, ug kini nga positibong feedback nga epekto mahimong exponentially sa pagdugang sa gidaghanon sa mga photon. Uban sa tabang sa usa ka resonant cavity, ang coherence sa mga photon gipadayon, ug ang intensity sa light beam padayon nga nadugangan.
2. Pagbaton og Medium
Angmakakuha og mediummao ang kinauyokan nga materyal sa laser nga nagtino sa pagpadako sa mga photon ug sa laser output. Kini ang pisikal nga sukaranan alang sa stimulated emission, ug ang mga kabtangan niini nagtino sa frequency, wavelength, ug output power sa laser. Ang tipo ug mga kinaiya sa gain medium direktang makaapekto sa aplikasyon ug performance sa laser.
Mekanismo sa Kahinam: Ang mga electron sa gain medium kinahanglan nga maghinam-hinam sa mas taas nga lebel sa enerhiya pinaagi sa usa ka eksternal nga tinubdan sa enerhiya. Kini nga proseso kasagaran makab-ot pinaagi sa mga eksternal nga sistema sa suplay sa enerhiya. Ang kasagarang mga mekanismo sa pagpukaw naglakip sa:
Electrical pumping: Paghinam-hinam sa mga electron sa gain medium pinaagi sa paggamit sa usa ka electric nga kasamtangan.
Optical Pumping: Makapahinam sa medium nga adunay kahayag nga tinubdan (sama sa flash lamp o laing laser).
Sistema sa lebel sa enerhiya: Ang mga electron sa gain medium kasagarang giapod-apod sa piho nga lebel sa enerhiya. Ang labing komon mao angduha ka lebel nga sistemaugupat ka lebel nga sistema. Sa usa ka yano nga duha ka lebel nga sistema, ang mga electron mobalhin gikan sa ground state ngadto sa excited nga estado ug unya mobalik sa ground state pinaagi sa stimulated emission. Sa usa ka upat ka lebel nga sistema, ang mga electron moagi sa mas komplikado nga mga transisyon tali sa lain-laing lebel sa enerhiya, nga sagad moresulta sa mas taas nga kahusayan.
Mga Matang sa Gain Media:
Gas Gain Medium: Pananglitan, helium-neon (He-Ne) lasers. Ang media gain sa gas nailhan tungod sa ilang stable nga output ug fixed wavelength, ug kaylap nga gigamit isip standard light sources sa mga laboratoryo.
Liquid Gain Medium: Pananglitan, dye lasers. Ang mga molekula sa tina adunay maayo nga mga kabtangan sa pagpukaw sa lainlaing mga wavelength, nga naghimo kanila nga sulundon alang sa tunable nga mga laser.
Solid Gain Medium: Pananglitan, Nd(neodymium-doped yttrium aluminum garnet) lasers. Kini nga mga laser episyente kaayo ug gamhanan, ug kaylap nga gigamit sa pagputol sa industriya, welding, ug medikal nga mga aplikasyon.
Semiconductor Gain Medium: Pananglitan, ang gallium arsenide (GaAs) nga mga materyales kay kaylap nga gigamit sa komunikasyon ug optoelectronic nga mga himan sama sa laser diodes.
3. Resonator Cavity
Angresonator nga lungagmao ang usa ka structural component sa laser nga gigamit alang sa feedback ug amplification. Ang kinauyokan niini mao ang pagpausbaw sa gidaghanon sa mga photon nga gihimo pinaagi sa stimulated emission pinaagi sa pagpabanaag ug pagpadako niini sulod sa lungag, sa ingon makamugna og usa ka lig-on ug naka-focus nga laser output.
Istruktura sa Resonator Cavity: Kasagaran kini naglangkob sa duha ka parallel nga salamin. Ang usa usa ka bug-os nga reflective nga salamin, nailhan nga angsalamin sa likod, ug ang lain usa ka partially reflective nga salamin, nailhan nga angoutput nga salamin. Ang mga photon nagpakita balik-balik sulod sa lungag ug gipakusog pinaagi sa interaksyon sa gain medium.
Kahimtang sa Resonance: Ang disenyo sa resonator cavity kinahanglang motagbo sa pipila ka kondisyon, sama sa pagsiguro nga ang mga photon moporma og standing waves sulod sa cavity. Nagkinahanglan kini nga ang gitas-on sa lungag mahimong usa ka multiple sa wavelength sa laser. Ang mga light wave lamang nga nakab-ot niini nga mga kondisyon ang epektibo nga mapadako sa sulod sa lungag.
Output Beam: Ang partially reflective nga salamin nagtugot sa usa ka bahin sa amplified light beam nga moagi, nga nahimong output beam sa laser. Kini nga sinag adunay taas nga direksyon, pagkadugtong, ug monochromaticity.
Kung gusto nimong makat-on og dugang o interesado sa mga laser, palihug ayaw pagduhaduha sa pagkontak kanamo:
Lumispot
Address: Building 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobile: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Website: www.lumispot-tech.com
Oras sa pag-post: Sep-18-2024