Ang sukaranang prinsipyo sa pagtrabaho sa usa ka laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) gibase sa panghitabo sa stimulated emission sa kahayag. Pinaagi sa sunod-sunod nga tukma nga mga disenyo ug istruktura, ang mga laser makamugna og mga silaw nga adunay taas nga coherence, monochromaticity, ug brightness. Ang mga laser kaylap nga gigamit sa modernong teknolohiya, lakip na 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 pagpasabut sa mga prinsipyo sa pagtrabaho sa mga laser ug ang mga mekanismo sa lainlaing mga klase sa laser.
1. Gipukaw nga Emisyon
Gipukaw nga emisyonmao ang sukaranang prinsipyo sa luyo sa pagmugna og laser, nga unang gisugyot ni Einstein niadtong 1917. Kini nga panghitabo naghulagway kon giunsa paghimo ang mas daghang coherent photons pinaagi sa interaksyon tali sa kahayag ug excited-state matter. Aron mas masabtan ang stimulated emission, magsugod kita sa spontaneous emission:
Kusang PagpagawasSa mga atomo, molekula, o uban pang mikroskopikong mga partikulo, ang mga electron makasuhop sa eksternal nga enerhiya (sama sa elektrikal o optikal nga enerhiya) ug mobalhin ngadto sa mas taas nga lebel sa enerhiya, nga nailhan nga excited state. Bisan pa, ang mga excited-state nga electron dili lig-on ug sa kadugayan mobalik sa mas ubos nga lebel sa enerhiya, nga nailhan nga ground state, pagkahuman sa mubo nga panahon. Atol niini nga proseso, ang electron mopagawas ug photon, nga usa ka spontaneous emission. Ang ingon nga mga photon random sa mga termino sa frequency, phase, ug direksyon, ug busa kulang sa coherence.
Gipukaw nga EmisyonAng yawe sa stimulated emission mao nga kung ang usa ka excited-state electron makasugat og photon nga adunay enerhiya nga mohaom sa transition energy niini, ang photon makaaghat sa electron nga mobalik sa ground state samtang nagpagawas og bag-ong photon. Ang bag-ong photon parehas sa orihinal sa termino sa frequency, phase, ug propagation direction, nga moresulta sa coherent light. Kini nga panghitabo nagpadako pag-ayo sa gidaghanon ug enerhiya sa mga photon ug mao ang kinauyokan nga mekanismo sa mga laser.
Positibo nga Feedback nga Epekto sa Gipukaw nga EmisyonSa disenyo sa mga laser, ang proseso sa stimulated emission gisubli sa makadaghang higayon, ug kini nga positibo nga feedback effect makapausbaw sa gidaghanon sa mga photon. Uban sa tabang sa usa ka resonant cavity, ang coherence sa mga photon mapadayon, ug ang intensity sa light beam padayon nga madugangan.
2. Gain Medium
Angmedium nga ganansyamao ang kinauyokan nga materyal sa laser nga nagtino sa pagpadako sa mga photon ug sa output sa laser. Kini ang pisikal nga basehan 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 PagpukawAng mga electron sa gain medium kinahanglan nga ma-excite ngadto 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 sistema sa suplay sa enerhiya sa gawas. Ang kasagarang mga mekanismo sa excitation naglakip sa:
Pagbomba sa Elektrisidad: Pag-excite sa mga electron sa gain medium pinaagi sa pag-apply og electric current.
Pagbomba sa Optikal: Pag-excite sa medium gamit ang tinubdan sa kahayag (sama sa flash lamp o laing laser).
Sistema sa Lebel sa EnerhiyaAng 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 mga sistemaSa usa ka yano nga duha ka lebel nga sistema, ang mga electron mobalhin gikan sa ground state ngadto sa excited state ug dayon 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 lainlaing lebel sa enerhiya, nga kasagaran moresulta sa mas taas nga kahusayan.
Mga Matang sa Gain Media:
Medium nga Pagdugang og GasPananglitan, mga helium-neon (He-Ne) laser. Ang gas gain media nailhan tungod sa ilang lig-on nga output ug piho nga wavelength, ug kaylap nga gigamit isip standard nga mga tinubdan sa kahayag sa mga laboratoryo.
Liquid Gain MediumPananglitan, mga dye laser. Ang mga molekula sa dye adunay maayong mga kinaiya sa pag-excite sa lainlaing mga wavelength, nga naghimo kanila nga sulundon alang sa mga tunable laser.
Solid Gain MediumPananglitan, ang mga Nd(neodymium-doped yttrium aluminum garnet) laser. Kini nga mga laser episyente ug gamhanan, ug kaylap nga gigamit sa industriyal nga pagputol, welding, ug medikal nga mga aplikasyon.
Medium sa Pag-angkon og SemikonduktorPananglitan, ang mga materyales nga gallium arsenide (GaAs) kaylap nga gigamit sa mga aparato sa komunikasyon ug optoelectronic sama sa mga laser diode.
3. Lungag sa Resonator
Anglungag sa resonatorusa ka estruktural nga sangkap sa laser nga gigamit alang sa feedback ug amplification. Ang kinauyokan nga gimbuhaton niini mao ang pagdugang sa gidaghanon sa mga photon nga gihimo pinaagi sa stimulated emission pinaagi sa pagpabanaag ug pag-amplify niini sa sulod sa lungag, sa ingon makamugna og kusog ug naka-focus nga laser output.
Istruktura sa Lungag sa ResonatorKasagaran kini gilangkoban sa duha ka parallel nga salamin. Ang usa usa ka hingpit nga reflective nga salamin, nga nailhan ngasalamin sa likod, ug ang usa usa ka partially reflective nga salamin, nga nailhan ngasalamin sa paggawasAng mga photon mo-reflect balik-balik sulod sa lungag ug mapadako pinaagi sa interaksyon sa gain medium.
Kondisyon sa ResonansAng disenyo sa lungag sa resonator kinahanglan nga makatuman sa pipila ka mga kondisyon, sama sa pagsiguro nga ang mga photon moporma og mga standing wave sulod sa lungag. Kini nagkinahanglan nga ang gitas-on sa lungag mahimong multiple sa wavelength sa laser. Ang mga light wave lang nga makatuman niini nga mga kondisyon ang epektibong mapadako sulod sa lungag.
Output BeamAng partially reflective mirror nagtugot sa usa ka bahin sa amplified light beam nga moagi, nga nagporma sa output beam sa laser. Kini nga beam adunay taas nga directionality, coherence, ug monochromaticity..
Kon gusto ka nga makakat-on pa og dugang o interesado sa mga laser, palihug ayaw pagpanuko sa pagkontak kanamo:
Lumispot
Address: Building 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Tel: + 86-0510 87381808.
Selpon: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Website: www.lumispot-tech.com
Oras sa pag-post: Sep-18-2024