La baza funkcia principo de lasero (Lumo-Amplifo per Stimulita Emisio de Radiado) baziĝas sur la fenomeno de stimulita ellaso de lumo. Tra serio de precizaj dezajnoj kaj strukturoj, laseroj generas trabojn kun alta kohereco, monokromatikeco kaj brileco. Laseroj estas vaste uzataj en moderna teknologio, inkluzive en kampoj kiel komunikado, medicino, fabrikado, mezurado kaj scienca esplorado. Ilia alta efikeco kaj precizaj kontrolkarakterizaĵoj igas ilin la kernkomponento de multaj teknologioj. Malsupre estas detala klarigo de la laborprincipoj de laseroj kaj la mekanismoj de malsamaj specoj de laseroj.
1. Stimulita Emisio
Stimulita emisioestas la fundamenta principo malantaŭ lasergeneracio, unue proponita fare de Einstein en 1917. Ĉi tiu fenomeno priskribas kiel pli koheraj fotonoj estas produktitaj tra la interagado inter lumo kaj ekscitita-stato materio. Por pli bone kompreni stimulitan emision, ni komencu per spontanea ellaso:
Spontanea Emisio: En atomoj, molekuloj, aŭ aliaj mikroskopaj partikloj, elektronoj povas absorbi eksteran energion (kiel ekzemple elektra aŭ optika energio) kaj transiri al pli alta energinivelo, konata kiel la ekscitita stato. Tamen, ekscit-ŝtataj elektronoj estas malstabilaj kaj poste revenos al pli malalta energinivelo, konata kiel la bazstato, post mallonga periodo. Dum ĉi tiu procezo, la elektrono liberigas fotonon, kio estas spontanea emisio. Tiaj fotonoj estas hazardaj laŭ frekvenco, fazo kaj direkto, kaj tiel mankas kohereco.
Stimulita Emisio: La ŝlosilo al stimulita emisio estas ke kiam ekscitita-ŝtata elektrono renkontas fotonon kun energio egalanta sian transirenergion, la fotono povas instigi la elektronon reveni al la bazstato liberigante novan fotonon. La nova fotono estas identa al la origina laŭ frekvenco, fazo kaj disvastigodirekto, rezultigante koheran lumon. Ĉi tiu fenomeno signife plifortigas la nombron kaj energion de fotonoj kaj estas la kernmekanismo de laseroj.
Pozitiva Reago-Efiko de Stimulita Emisio: En la dezajno de laseroj, la stimulita emisioprocezo estas ripetita plurfoje, kaj ĉi tiu pozitiva retroefiko povas eksponente pliigi la nombron da fotonoj. Helpe de resonanca kavo, la kohereco de fotonoj estas konservita, kaj la intenseco de la lumradio estas senĉese pliigita.
2. Gajno Medium
Laakiri mediumonestas la kernmaterialo en la lasero kiu determinas la plifortigon de fotonoj kaj la laserproduktadon. Ĝi estas la fizika bazo por stimulita emisio, kaj ĝiaj trajtoj determinas la frekvencon, ondolongon kaj eligpotencon de la lasero. La tipo kaj karakterizaĵoj de la gajna medio rekte influas la aplikon kaj agadon de la lasero.
Ekscita Mekanismo: Elektronoj en la gajnmedio devas esti ekscititaj al pli alta energinivelo per ekstera energifonto. Ĉi tiu procezo estas kutime atingita per eksteraj energiprovizaj sistemoj. Oftaj ekscitmekanismoj inkludas:
Elektra Pumpado: Eksciti la elektronojn en la gajnmedio per aplikado de elektra kurento.
Optika Pumpado: Eksciti la medion per lumfonto (kiel ekzemple fulmlampo aŭ alia lasero).
Sistemo de Energiaj Niveloj: Elektronoj en la gajnmedio estas tipe distribuitaj en specifaj energiniveloj. La plej oftaj estasdunivelaj sistemojkajkvarnivelaj sistemoj. En simpla dunivela sistemo, elektronoj transiras de la bazstato al la ekscitita stato kaj tiam revenas al la bazstato tra stimulita emisio. En kvar-nivela sistemo, elektronoj spertas pli kompleksajn transirojn inter malsamaj energiniveloj, ofte rezultigante pli altan efikecon.
Tipoj de Gajna Amaskomunikilaro:
Meza Gajno de Gaso: Ekzemple, helium-neono (He-Ne) laseroj. Gasgajnokomunikiloj estas konataj pro sia stabila produktaĵo kaj fiksa ondolongo, kaj estas vaste utiligitaj kiel normaj lumfontoj en laboratorioj.
Likva Gajno Meza: Ekzemple, tinkturfarbaj laseroj. Tinkturfarbmolekuloj havas bonajn ekscitpropraĵojn trans malsamaj ondolongoj, igante ilin idealaj por agordeblaj laseroj.
Solida Gajno Meza: Ekzemple, Nd (neodimo-dopita ittria aluminio grenato) laseroj. Ĉi tiuj laseroj estas tre efikaj kaj potencaj, kaj estas vaste uzataj en industriaj tranĉado, veldado kaj medicinaj aplikoj.
Semikondukta Gajno Meza: Ekzemple, materialoj de galiumarsenido (GaAs) estas vaste uzataj en komunikado kaj optoelektronikaj aparatoj kiel laseraj diodoj.
3. Resonator Kavo
Laresonatora kavoestas struktura komponento en la lasero uzita por religo kaj plifortigo. Ĝia kernfunkcio estas plifortigi la nombron da fotonoj produktitaj per stimulita emisio reflektante kaj plifortigante ilin ene de la kavaĵo, tiel generante fortan kaj fokusitan laseran eliron.
Strukturo de la Resonator Kavaĵo: Ĝi kutime konsistas el du paralelaj speguloj. Unu estas plene reflekta spegulo, konata kiel lamalantaŭa spegulo, kaj la alia estas parte reflekta spegulo, konata kiel laeliga spegulo. Fotonoj reflektas tien kaj reen ene de la kavaĵo kaj estas plifortigitaj tra interagado kun la gajnmedio.
Resonanca Kondiĉo: La dezajno de la resonatorkavaĵo devas renkonti certajn kondiĉojn, kiel ekzemple certigi ke fotonoj formas konstantajn ondojn ene de la kavaĵo. Tio postulas ke la kavlongo estu oblo de la laserondolongo. Nur lumaj ondoj, kiuj renkontas ĉi tiujn kondiĉojn, povas esti efike plifortigitaj ene de la kavaĵo.
Eligo-Rabo: La parte reflekta spegulo permesas al parto de la plifortigita lumradio trapasi, formante la produktaĵtrabon de la lasero. Tiu trabo havas altan direktecon, koherecon kaj monokromatikecon.
Se vi volas lerni pli aŭ interesiĝas pri laseroj, bonvolu kontakti nin:
Lumispot
Adreso: Konstruaĵo 4 #, No.99 Furong 3-a Vojo, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Ĉinio
Tel: + 86-0510 87381808.
Poŝtelefono: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
TTT-ejo: www.lumispot-tech.com
Afiŝtempo: Sep-18-2024