La baza funkciprincipo de lasero (Lum-Amplifikado per Stimulita Emisio de Radiado) baziĝas sur la fenomeno de stimulita emisio de lumo. Per serio de precizaj dezajnoj kaj strukturoj, laseroj generas faskojn kun alta kohereco, monokromateco kaj brileco. Laseroj estas vaste uzataj en moderna teknologio, inkluzive de kampoj kiel komunikado, medicino, fabrikado, mezurado kaj scienca esplorado. Ilia alta efikeco kaj precizaj kontrolaj karakterizaĵoj igas ilin la kerna komponanto de multaj teknologioj. Sube estas detala klarigo pri la funkciprincipoj de laseroj kaj la mekanismoj de malsamaj specoj de laseroj.
1. Stimulita Emisio
Stimulita emisioestas la fundamenta principo malantaŭ lasera generado, unue proponita de Einstein en 1917. Ĉi tiu fenomeno priskribas kiel pli koheraj fotonoj estas produktitaj per la interago inter lumo kaj ekscitita materio. Por pli bone kompreni stimulitan emision, ni komencu per spontanea emisio:
Spontanea EmisioEn atomoj, molekuloj, aŭ aliaj mikroskopaj partikloj, elektronoj povas absorbi eksteran energion (kiel ekzemple elektran aŭ optikan energion) kaj transiri al pli alta energinivelo, konata kiel la ekscitita stato. Tamen, ekscititaj elektronoj estas malstabilaj kaj poste revenos al pli malalta energinivelo, konata kiel la baza stato, 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 tial mankas al ili kohereco.
Stimulita EmisioLa ŝlosilo al stimulita emisio estas, ke kiam ekscitita elektrono renkontas fotonon kun energio egalanta ĝian transiran energion, la fotono povas instigi la elektronon reveni al la baza stato dum ĝi liberigas novan fotonon. La nova fotono estas identa al la originala laŭ frekvenco, fazo kaj disvastiĝdirekto, rezultante en kohera lumo. Ĉi tiu fenomeno signife plifortigas la nombron kaj energion de fotonoj kaj estas la kerna mekanismo de laseroj.
Pozitiva Religa Efiko de Stimulita EmisioEn la dizajno de laseroj, la stimulita emisia procezo estas ripetata multfoje, kaj ĉi tiu pozitiva reago povas eksponente pliigi la nombron de fotonoj. Per resonanca kavaĵo, la kohereco de fotonoj estas konservata, kaj la intenseco de la lumfasko estas kontinue pliigita.
2. Gajno Meza
Lagajno mezaestas la kerna materialo en la lasero, kiu determinas la amplifikadon de fotonoj kaj la laseran eliron. Ĝi estas la fizika bazo por stimulita emisio, kaj ĝiaj ecoj determinas la frekvencon, ondolongon kaj eliran potencon de la lasero. La tipo kaj karakterizaĵoj de la gajnomedio rekte influas la aplikon kaj rendimenton de la lasero.
Ekscita MekanismoElektronoj en la gajnomedio bezonas esti ekscititaj al pli alta energinivelo per ekstera energifonto. Ĉi tiu procezo kutime atingiĝas per eksteraj energiprovizaj sistemoj. Oftaj ekscitaj mekanismoj inkluzivas:
Elektra Pumpado: Ekscito de la elektronoj en la gajnomedio per apliko de elektra kurento.
Optika Pumpado: Ekscitante la medion per lumfonto (kiel ekzemple fulmlampo aŭ alia lasero).
Sistemo de EnerginivelojElektronoj en la gajnomedio estas tipe distribuitaj en specifaj energiniveloj. La plej oftaj estasdu-nivelaj sistemojkajkvar-nivelaj sistemojEn simpla du-nivela sistemo, elektronoj transiras de la bazstato al la ekscitita stato kaj poste revenas al la bazstato per stimulita emisio. En kvar-nivela sistemo, elektronoj spertas pli kompleksajn transirojn inter malsamaj energiniveloj, ofte rezultante en pli alta efikeco.
Tipoj de Gajno-Amaskomunikiloj:
Gasa Gajno MezaEkzemple, helium-neonaj (He-Ne) laseroj. Gasaj gajnofontoj estas konataj pro sia stabila eligo kaj fiksa ondolongo, kaj estas vaste uzataj kiel normaj lumfontoj en laboratorioj.
Likva Gajno MezaEkzemple, tinkturlaseroj. Tinkturmolekuloj havas bonajn ekscitajn ecojn trans malsamaj ondolongoj, igante ilin idealaj por agordeblaj laseroj.
Solida Gajno MezaEkzemple, Nd (neodimo-dopitaj itrio-aluminio-granato) laseroj. Ĉi tiuj laseroj estas tre efikaj kaj potencaj, kaj estas vaste uzataj en industria tranĉado, veldado kaj medicinaj aplikoj.
Duonkondukta Gajno MezaEkzemple, galium-arsenidaj (GaAs) materialoj estas vaste uzataj en komunikaj kaj optoelektronikaj aparatoj kiel laserdiodoj.
3. Resonatora Kavaĵo
Laresonatora kavaĵoestas struktura komponanto en la lasero uzata por retrokuplado kaj plifortigo. Ĝia kerna funkcio estas plifortigi la nombron de fotonoj produktitaj per stimulita emisio per reflektado kaj plifortigo ene de la kavaĵo, tiel generante fortan kaj fokusitan laseran eligon.
Strukturo de la Resonatora KavaĵoĜi kutime konsistas el du paralelaj speguloj. Unu estas plene reflekta spegulo, konata kiel lamalantaŭa spegulo, kaj la alia estas parte reflekta spegulo, konata kiel laelira speguloFotonoj reflektiĝas tien kaj reen ene de la kavaĵo kaj estas plifortigitaj per interagado kun la gajnomedio.
Resonanca KondiĉoLa dezajno de la resonatora kavaĵo devas plenumi certajn kondiĉojn, kiel ekzemple certigi, ke fotonoj formas starantajn ondojn ene de la kavaĵo. Tio postulas, ke la kavaĵa longo estu multoblo de la lasera ondolongo. Nur lumondoj, kiuj plenumas ĉi tiujn kondiĉojn, povas esti efike amplifitaj ene de la kavaĵo.
Elira TraboLa parte reflekta spegulo permesas al parto de la plifortigita lumfasko trapasi, formante la eligan faskon de la lasero. Ĉi tiu fasko havas altan direktecon, koherecon kaj monokromatecon..
Se vi volas lerni pli aŭ interesiĝas pri laseroj, bonvolu kontakti nin:
Lumispot
Adreso: Konstruaĵo 4 #, N-ro 99 Furong 3-a Vojo, Distrikto Xishan. Wuxi, 214000, Ĉinio
Telefono: + 86-0510 87381808.
Poŝtelefono: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Retejo: www.lumispot-tech.com
Afiŝtempo: 18-a de septembro 2024