Laser pepejal: prinsip-prinsip operasi, permohonan

Artikel ini menunjukkan apakah sumber sinaran monokromatik dan apakah kelebihan laser keadaan pepejal lebih jenis yang lain. Di sini kita memberitahu bagaimana kita mempunyai generasi sinaran koheren, mengapa peranti nadi lebih berkuasa, apa yang diperlukan ukiran. Terdapat juga dianggap tiga elemen laser diperlukan dan bagaimana ia berfungsi.

teori jalur

Sebelum kita bercakap mengenai bagaimana untuk mengendalikan laser (keadaan pepejal, sebagai contoh), anda perlu mempertimbangkan beberapa model fizikal. Dari pelajaran sekolah orang ingat bahawa elektron mengelilingi nukleus disusun dalam orbit tertentu atau tahap tenaga. Jika di tangan kita bukan satu atom, dan banyak, iaitu, kami mengambil kira mana-mana badan tiga dimensi, ada satu masalah.

Menurut prinsip Pauli itu, di dalam badan ini dengan satu dan tenaga yang sama boleh hanya satu elektron. Oleh itu, walaupun gandum yang paling kecil mengandungi sejumlah besar daripada atom. Alam telah dijumpai di dalam kes ini keluar sangat anggun - tenaga setiap tenaga elektron yang berbeza dari yang bersebelahan, jumlah hampir yg tak dpt dibezakan yang sangat kecil. Dalam kes ini semua elektron satu tahap "ditekan" ke dalam jalur tenaga tunggal. Kawasan di mana terletak paling jauh dari elektron teras, yang dipanggil valens. Ikut kawasan beliau mempunyai tenaga yang lebih tinggi. Ia elektron bergerak bebas, dan ia dipanggil jalur konduksi.

Pelepasan dan penyerapan

Apa-apa laser (pepejal, gas, kimia) berfungsi pada prinsip peralihan elektron dari satu zon yang lain. Jika badan anda terdedah kepada cahaya, foton untuk elektron memberikan kuasa yang mencukupi untuk dia berada dalam keadaan tenaga yang lebih tinggi. Sebaliknya, apabila elektron dipindahkan daripada jalur konduksi untuk valens, ia mengeluarkan foton. Jika bahan itu semikonduktor atau penebat, valens dan jalur konduksi dipisahkan oleh selang di mana tiada peringkat. Oleh itu, elektron tidak boleh berada di sana. selang ini dipanggil jurang jalur. Jika foton mempunyai tenaga yang cukup, elektron melompat mengatasi selang ini.

generasi

Prinsip operasi laser keadaan pepejal adalah berdasarkan kepada fakta bahawa bahan dalam zon larangan dicipta lapisan yang dipanggil terbalik. Electron hidup di peringkat ini adalah lebih tinggi daripada semasa berada dalam jalur konduksi. Oleh itu, dalam tempoh masa yang tertentu di atasnya "mengumpul" elektron. Ini dipanggil penduduk penyongsangan. Apabila tahap ini oleh elektron putus-putus, foton pas panjang gelombang yang diingini, ia menyebabkan generasi serentak sebilangan besar panjang yang sama dan fasa gelombang cahaya. Iaitu, elektron runtuhan sekaligus kepada keadaan tanah, menjana pancaran foton monokromatik kuasa cukup tinggi. Perlu diingatkan bahawa masalah utama pembangunan laser pertama adalah untuk mencari apa-apa gabungan bahan-bahan yang mana akan mungkin penyongsangan penduduk salah satu tahap. Pertama bekerja aloi sederhana keluli ruby.

Komposisi laser

laser keadaan pepejal pada komponen utama adalah berbeza daripada spesies lain. Bendalir kerja, di mana penyongsangan penduduk salah satu tahap, diterangi oleh sumber cahaya. Ia dipanggil mengepam. ia sering boleh menjadi lampu pijar biasa atau tiub pelepasan gas. Dua selari akhir melanjutkan bendalir bekerja (kristal laser keadaan pepejal menganggap, gas - suasana vakum) membentuk satu sistem cermin, atau resonator optik. Ia mengumpul dalam rasuk hanya mereka foton yang selari ke outlet. Dipam laser keadaan pepejal biasanya berlaku melalui lampu flash.

Jenis laser keadaan pepejal

Bergantung kepada mod output laser rasuk membezakan laser berterusan dan berdenyut. Setiap daripada mereka digunakan dan mempunyai ciri-ciri sendiri. Perbezaan utama - berdenyut laser keadaan pepejal mempunyai kapasiti yang lebih tinggi. Kerana bagi setiap foton pukulan seperti "cerucuk", maka salah satu nadi berkuasa untuk menyelamatkan tenaga yang lebih tinggi daripada ayunan berterusan untuk tempoh masa yang sama. Yang lebih kecil nadi berlangsung, lebih kuat setiap "ditembak". Pada masa ini, ia adalah teknologi mungkin untuk membina sebuah laser femtosecond. Salah satu nadi yang berlangsung kira-kira 10 ^-15 saat. pergantungan itu berkaitan dengan hakikat bahawa penduduk proses terbalik seperti yang dinyatakan di atas berlangsung sangat sangat kecil. Semakin lama keperluan untuk menunggu sebelum anda "menembak" laser, lebih elektron mempunyai masa untuk meninggalkan tahap terbalik. Oleh itu, tumpuan dan foton tenaga dikurangkan rasuk output.

laser ukiran

Corak pada permukaan logam dan kaca barangan dihiasi dengan kehidupan harian seseorang. Mereka boleh digunakan secara mekanikal, kimia atau laser. Kaedah kedua adalah yang paling moden. kelebihannya atas kaedah yang lain seperti berikut. Sejak kesan langsung pada permukaan kerja tidak hadir, ia adalah hampir mustahil untuk merosakkan perkara yang di proses menggunakan corak atau tulisan. Terbakar laser rasuk sangat cetek alur: permukaan diukir dengan mayat licin dan, oleh itu, perkara tidak rosak dan akan bertahan lebih lama. Dalam kes logam laser rasuk perubahan struktur yang perkara, dan kata-kata tidak akan pudar selama bertahun-tahun. Jika perkara itu digunakan dengan berhati-hati, jangan rendam dalam asid atau berubah bentuk, maka beberapa generasi corak di atasnya tepat dipelihara. Laser ukiran adalah yang terbaik untuk memilih keadaan pepejal beralih kerana dua sebab: proses dalam pepejal adalah lebih mudah untuk menguruskan, dan ia adalah optimum untuk nisbah output dan harga.

pemasangan

Ukiran, terdapat pemasangan khas. Selain laser langsung, mereka terdiri daripada panduan mekanikal, di mana laser bergerak, dan pemantauan peralatan (komputer). Mesin laser digunakan dalam banyak sektor aktiviti manusia. Di atas kita bercakap tentang menghias barangan harian. Berdaftar kutleri, pemetik api, cermin mata, jam tangan untuk masa yang lama akan tetap tinggal dalam rumah dan akan ingat dengan detik-detik gembira.

Walau bagaimanapun, bukan sahaja barang-barang domestik tetapi juga perindustrian memerlukan laser ukiran. tumbuhan yang besar, seperti automotif, mengeluarkan butiran nombor besar: beratus-ratus beribu-ribu atau berjuta-juta. Setiap perkara mesti ditandakan - bila dan yang menciptakannya. cara yang lebih baik daripada laser ukiran, untuk mencari merokok, masa pelepasan, hayat perkhidmatan akan lama walaupun di bahagian yang bergerak, yang meningkatkan risiko lelasan. mesin laser, dalam kes ini mesti mempunyai ciri-ciri kapasiti tinggi dan keselamatan. Lagipun, jika ukiran sekurang-kurangnya sebahagian kecil daripada peratus perubahan sifat-sifat logam bahagian, ia boleh bertindak balas secara berbeza kepada rangsangan luar. Sebagai contoh, seketika di titik penggunaan tulisan. Walau bagaimanapun, sesuai untuk kegunaan di rumah lebih mudah dan pemasangan lebih murah.