Манай сошиал сүлжээнд бүртгүүлээрэй
Орчин үеийн технологийн тулгын чулуу болсон лазерууд нь нарийн төвөгтэй мэт сэтгэл татам юм. Тэдний зүрх сэтгэлд уялдаатай, хүчирхэг гэрлийг бий болгохын тулд нэгдмэл байдлаар ажилладаг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн симфони оршдог. Энэхүү блог нь лазерын технологийн талаар илүү гүнзгий ойлголт өгөхийн тулд шинжлэх ухааны зарчим, тэгшитгэлээр дэмжигдсэн эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нарийн ширийн зүйлийг судлах болно.
Лазерын системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн талаархи дэвшилтэт ойлголтууд: Мэргэжлийн хүмүүст зориулсан техникийн хэтийн төлөв
| Бүрэлдэхүүн хэсэг | Чиг үүрэг | Жишээ |
| Дунд зэргийн өсөлт | Олж авах орчин нь гэрлийг өсгөхөд ашигладаг лазерын материал юм. Энэ нь популяцийн урвуу болон өдөөгдсөн ялгаралтын процессоор дамжуулан гэрлийн өсгөлтийг хөнгөвчилдөг. Олж авах орчны сонголт нь лазерын цацрагийн шинж чанарыг тодорхойлдог. | Хатуу төлөвт лазерууд: жишээлбэл, Nd:YAG (Неодимийн хольцтой Итриум Хөнгөн цагаан анар), эмнэлгийн болон үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ашигладаг.Хийн лазерууд: Жишээ нь, CO2 лазер, зүсэх, гагнахад ашигладаг.Хагас дамжуулагч лазерууд:Жишээлбэл, шилэн кабелийн холбоо, лазер заагч зэрэгт ашигладаг лазер диодууд. |
| Ус шахах эх үүсвэр | Шахах эх үүсвэр нь хүн амын инверцийг (хүн амын инверцийг бий болгох эрчим хүчний эх үүсвэр) хүрэхийн тулд олзны орчинд энерги өгдөг бөгөөд энэ нь лазерын ажиллагааг идэвхжүүлдэг. | Оптик шахуурга: Хатуу төлөвт лазерыг шахахын тулд гэрлийн чийдэн зэрэг хүчтэй гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглах.Цахилгаан шахуурга: Хийн лазер дахь хийг цахилгаан гүйдэлээр өдөөдөг.Хагас дамжуулагч шахах: Хатуу төлөвт лазерын орчинг шахахын тулд лазер диод ашиглах. |
| Оптик хөндий | Хоёр толин тусгалаас бүрдэх оптик хөндий нь гэрлийг тусгаж, олж авах орчин дахь гэрлийн замын уртыг нэмэгдүүлж, гэрлийн өсгөлтийг сайжруулдаг. Энэ нь гэрлийн спектрийн болон орон зайн шинж чанарыг сонгох, лазер олшруулах санал хүсэлтийн механизмаар хангадаг. | Хавтгай-хавтгай хөндий: Лабораторийн судалгаанд ашигладаг, энгийн бүтэцтэй.Хавтгай хотгор хөндий: Аж үйлдвэрийн лазеруудад түгээмэл хэрэглэгддэг бөгөөд өндөр чанартай туяа өгдөг. Бөгжний хөндий: Бөгжний хийн лазер гэх мэт цагираг лазерын тусгай загварт ашигладаг. |
Олж авах орчин: Квантын механик ба оптик инженерчлэлийн холбоо
Олз дундах квант динамик
Олж авах орчин нь гэрлийн олшруулалтын үндсэн процесс явагддаг бөгөөд энэ нь квант механикт гүн гүнзгий үндэслэсэн үзэгдэл юм. Дундаж доторх энергийн төлөв ба бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэл нь өдөөгдсөн ялгаралт ба популяцийн урвуу зарчмаар зохицуулагддаг. Гэрлийн эрчим (I), анхны эрчим (I0), шилжилтийн хөндлөн огтлол (σ21), энергийн хоёр түвшний (N2 ба N1) бөөмийн тоонуудын хоорондох чухал хамаарлыг I = I0e^ тэгшитгэлээр тодорхойлно. (σ21(N2-N1)L). N2 > N1 байгаа популяцийн урвуу байдалд хүрэх нь олшруулахад зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд лазерын физикийн тулгын чулуу юм[1].
Гурван түвшний эсрэг дөрвөн түвшний систем
Практик лазерын загварт гурван түвшний болон дөрвөн түвшний системийг ихэвчлэн ашигладаг. Гурван түвшний системүүд хэдийгээр энгийн боловч лазерын доод түвшин нь үндсэн төлөв тул хүн амын урвуу байдалд хүрэхийн тулд илүү их эрчим хүч шаарддаг. Харин дөрвөн түвшний системүүд нь эрчим хүчний өндөр түвшнээс цацраг идэвхт бус задралын хурдацтай нөлөөгөөр хүн амын урвуу чиглэлд илүү үр дүнтэй замыг санал болгож, орчин үеийн лазерын хэрэглээнд илүү өргөн тархсан болгодог[2].
Is Эрбиум агуулсан шилашиг олох хэрэгсэл үү?
Тийм ээ, эрби агуулсан шил нь үнэхээр лазерын системд ашиглагдах орчин юм. Энэ утгаараа "допинг" гэдэг нь шилэнд тодорхой хэмжээний эрби ион (Er³⁺) нэмэх үйл явцыг хэлнэ. Эрбиум нь газрын ховор элемент бөгөөд шилэн саванд орсноор лазерын үйл ажиллагааны үндсэн процесс болох өдөөгдсөн ялгаруулалтаар гэрлийг үр дүнтэй өсгөж чаддаг.
Эрбийн хольцтой шил нь шилэн лазер болон шилэн өсгөгч, ялангуяа харилцаа холбооны салбарт ашиглагдаж байгаагаараа онцлог юм. Энэ нь 1550 нм орчим долгионы уртад гэрлийг үр ашигтай өсгөдөг тул эдгээр хэрэглээнд маш тохиромжтой, учир нь энэ нь стандарт цахиурын утаснуудын алдагдал багатай тул оптик шилэн холболтын гол долгионы урт юм.
Theэрбиумионууд насосны гэрлийг шингээдэг (ихэвчлэн алазер диод) ба эрчим хүчний өндөр төлөвт сэтгэл догдолж байдаг. Тэд бага энергийн төлөв рүү буцаж ирэхэд тэд лазерын долгионы уртад фотоныг ялгаруулж, лазерын үйл явцад хувь нэмэр оруулдаг. Энэ нь эрби агуулсан шилийг янз бүрийн лазер болон өсгөгчийн загварт үр дүнтэй, өргөн хэрэглэгддэг өсгөлтийн орчин болгодог.
Холбоотой блогууд: Мэдээ - Erbium-aded Glass: Шинжлэх ухаан ба хэрэглээ
Ус шахах механизм: Лазерын ард хөдөлгөгч хүч
Хүн амын урвуу байдалд хүрэх олон янзын арга
Ус шахах механизмын сонголт нь лазерын дизайнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд үр ашгаас эхлээд гаралтын долгионы урт хүртэл бүх зүйлд нөлөөлдөг. Гэрлийн чийдэн эсвэл бусад лазер зэрэг гадны гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглан оптик шахах нь хатуу төлөвт болон будагч лазеруудад түгээмэл байдаг. Цахилгаан гүйдлийн аргыг ихэвчлэн хийн лазерд ашигладаг бол хагас дамжуулагч лазер нь электрон шахалтыг ашигладаг. Эдгээр шахуургын механизмын үр ашиг, ялангуяа диодоор шахдаг хатуу төлөвт лазерын үр ашиг нь сүүлийн үеийн судалгаанд ихээхэн анхаарал хандуулж, илүү өндөр үр ашигтай, нягтралыг санал болгож байна.3].
Шахуургын үр ашигт техникийн анхаарах зүйлс
Ус шахах үйл явцын үр ашиг нь лазер дизайны чухал хэсэг бөгөөд ерөнхий гүйцэтгэл болон хэрэглээний тохиромжтой байдалд нөлөөлдөг. Хатуу төлөвт лазерын хувьд насосны эх үүсвэр болох гэрлийн чийдэн ба лазер диодыг сонгох нь системийн үр ашиг, дулааны ачаалал, цацрагийн чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Өндөр хүчин чадалтай, өндөр үр ашигтай лазер диодыг хөгжүүлснээр DPSS лазерын системд хувьсгал хийж, илүү авсаархан, үр ашигтай дизайн хийх боломжтой болсон[4].
Оптик хөндий: Лазер туяаны инженерчлэл
Хөндий дизайн: Физик ба инженерчлэлийн тэнцвэржүүлэх хууль
Оптик хөндий буюу резонатор нь идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсэг төдийгүй лазер туяаг хэлбэржүүлэхэд идэвхтэй оролцдог. Лазерын тогтвортой байдал, горимын бүтэц, гаралтыг тодорхойлоход хөндийн дизайн, түүний дотор толины муруйлт, тэгш байдал чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Уг хөндий нь алдагдлыг багасгахын зэрэгцээ оптикийн олзыг нэмэгдүүлэх зорилготой байх ёстой бөгөөд энэ нь оптик инженерчлэлийг долгионы оптиктай хослуулсан сорилт юм.5.
Хэлбэлзлийн нөхцөл ба горимын сонголт
Лазерын хэлбэлзэл үүсэхийн тулд орчин дахь олз нь хөндийн доторх алдагдлаас давсан байх ёстой. Энэ нөхцөл нь уялдаа холбоотой долгионы суперпозици хийх шаардлагатай хослуулан зөвхөн тодорхой уртааш горимыг дэмждэг. Мод хоорондын зай ба горимын ерөнхий бүтцэд хөндийн физик урт ба ололтын орчны хугарлын илтгэгч нөлөөлнө.6].
Дүгнэлт
Лазер системийн дизайн, үйл ажиллагаа нь өргөн хүрээний физик, инженерчлэлийн зарчмуудыг хамардаг. Олж авах орчинг зохицуулдаг квант механикаас эхлээд оптик хөндийн нарийн төвөгтэй инженерчлэл хүртэл лазер системийн бүрэлдэхүүн хэсэг бүр нь түүний ерөнхий үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү нийтлэл нь лазер технологийн нарийн төвөгтэй ертөнцийг тоймлон харуулсан бөгөөд энэ салбарын профессорууд болон оптик инженерүүдийн дэвшилтэт ойлголттой нийцэх санааг санал болгож байна.
Лавлагаа
- 1. Siegman, AE (1986). Лазер. Их сургуулийн шинжлэх ухааны номууд.
- 2. Svelto, O. (2010). Лазерын зарчим. Спрингер.
- 3. Koechner, W. (2006). Хатуу төлөвт лазерын инженерчлэл. Спрингер.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Диодын шахуургатай хатуу төлөвт лазерууд. Лазерын технологи ба хэрэглээний гарын авлага (III боть). CRC Хэвлэл.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Лазер физик. Уайли.
- 6. Silfvast, WT (2004). Лазерын үндэс. Кембрижийн их сургуулийн хэвлэл.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 11-р сарын 27