Principiell sammansättning och applicering av laser
2021-08-04
Laser är en enhet som kan avge laser. Enligt arbetsmediet kan lasrar delas in i fyra kategorier: gaslasrar, solida lasrar, halvledarlasrar och färglasrar. Nyligen har fria elektronlasrar utvecklats. Högeffektlasrar är vanligtvis pulsade. Produktion.
Arbetsprincipen för laser: Förutom för frielektronlasrar är de grundläggande arbetsprinciperna för olika lasrar desamma. De oumbärliga villkoren för lasergenerering är populationsinversion och vinst som är större än förlust, så de oumbärliga komponenterna i enheten är excitationskälla (eller pumpande) och arbetsmedium med metastabil energinivå. Excitation innebär att arbetsmediet exciteras till ett exciterat tillstånd efter att ha absorberat extern energi, vilket skapar förutsättningar för att realisera och bibehålla populationsinversionen. Excitationsmetoderna inkluderar optisk excitation, elektrisk excitation, kemisk excitation och kärnenergiexcitation. Arbetsmediets metastabila energinivå gör att den stimulerade strålningen dominerar och därigenom realiseras optisk förstärkning. Vanliga komponenter i lasrar inkluderar resonanshålrum, men resonanshålrum (se optiskt resonanshålrum) är inte en oumbärlig komponent. Resonanshålrummet kan göra att fotonerna i kaviteten har samma frekvens, fas och löpriktning, så att lasern har Bra riktning och koherens. Dessutom kan den förkorta arbetsmaterialets längd väl, och kan också justera moden för den genererade lasern genom att ändra längden på resonanshåligheten (dvs. lägesval), så generellt har lasrar resonanshålrum.
Lasern består vanligtvis av tre delar: 1. Arbetssubstans: I laserns kärna kan endast den substans som kan uppnå energinivåövergång användas som laserns arbetssubstans. 2. Uppmuntrande energi: dess funktion är att ge energi till den arbetande materien och att excitera atomer från lågenerginivå till högenerginivå av extern energi. Vanligtvis kan det finnas ljusenergi, termisk energi, elektrisk energi, kemisk energi osv. 3. Optisk resonanshålighet: Den första funktionen är att få den stimulerade strålningen från det arbetande ämnet att fortsätta kontinuerligt; den andra är att kontinuerligt accelerera fotonerna; den tredje är att begränsa laserutgångens riktning. Den enklaste optiska resonanshåligheten består av två parallella speglar placerade i båda ändarna av en helium-neonlaser. När några neonatomer övergår mellan de två energinivåer som har uppnått populationsinversion och strålar ut fotoner parallellt med laserns riktning, kommer dessa fotoner att reflekteras fram och tillbaka mellan de två speglarna, vilket kontinuerligt orsakar stimulerad strålning. Mycket starkt laserljus produceras mycket snabbt.
Kvaliteten på det ljus som emitteras av lasern är rent och spektrumet är stabilt, vilket kan användas på många sätt: Rubylaser: Den ursprungliga lasern var att rubin exciterades av en starkt blinkande glödlampa, och lasern som producerades var en "pulslaser" snarare än en kontinuerlig och stabil stråle. Kvaliteten på ljushastigheten som produceras av denna laser skiljer sig fundamentalt från lasern som produceras av laserdioden vi använder nu. Denna intensiva ljusemission som bara varar några nanosekunder är mycket lämplig för att fånga lättrörliga föremål, till exempel holografiska porträtt av människor. Det första laserporträttet föddes 1967. Rubinlasrar kräver dyra rubiner och kan bara producera korta ljuspulser.
He-Ne-laser: 1960 designade forskarna Ali Javan, William R. Brennet Jr. och Donald Herriot en He-Ne-laser. Detta är den första gaslasern. Denna typ av laser används ofta av holografiska fotografer. Två fördelar: 1. Producera kontinuerlig laserutgång; 2. Behöver ingen blixtlampa för ljusexcitering, utan använd elektrisk excitationsgas.
Laserdiod: Laserdioden är en av de mest använda lasrarna. Fenomenet med spontan rekombination av elektroner och hål på båda sidor av diodens PN-övergång för att avge ljus kallas spontan emission. När fotonen som genereras av spontan strålning passerar genom halvledaren, när den väl passerar närheten av det emitterade elektron-hålparet, kan den excitera de två för att rekombinera och producera nya fotoner. Denna foton inducerar de exciterade bärarna att rekombinera och sända ut nya fotoner. Fenomenet kallas stimulerad emission.
Om den injicerade strömmen är tillräckligt stor, kommer bärarfördelningen motsatt det termiska jämviktstillståndet att bildas, det vill säga populationsinversionen. När bärarna i det aktiva skiktet är i ett stort antal inversioner, producerar en liten mängd spontan strålning inducerad strålning på grund av den fram- och återgående reflektionen av de två ändarna av resonantkaviteten, vilket resulterar i frekvensselektiv resonanspositiv återkoppling, eller erhåller en viss frekvens. När förstärkningen är större än absorptionsförlusten kan ett koherent ljus med bra spektrala linjer-laserljus sändas ut från PN-övergången. Uppfinningen av laserdioden gör att laserapplikationer snabbt kan populariseras. Olika typer av informationsskanning, optisk fiberkommunikation, laseravståndsmätning, lidar, laserskivor, laserpekare, stormarknadssamlingar etc. utvecklas och populariseras ständigt.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
