Laser solid: operating prinsipyo, application

Ang artikulong ito ay nagpapakita kung ano ang mga bukal ng isang kulay radiation at kung ano ang mga pakinabang ng isang laser solid-estado sa paglipas ng iba pang mga uri. Dito tayo ay sinabihan kung paano doon ay isang henerasyon ng mga magkaugnay na radiation, bakit pulse aparato mas malakas na, kung ano ang kinakailangan ukit. May isinasaalang-alang din ng tatlong kinakailangan laser elemento at paano ito gumagana.

band theory

Bago namin makipag-usap tungkol sa kung paano patakbuhin ang laser (solid state, halimbawa), dapat mong isaalang-alang ang ilan sa mga pisikal na modelo. Mula sa mga aralin sa paaralan ang isa remembers na ang mga electron sa paligid ng nucleus ay isinaayos sa mga tiyak na mga orbit o mga antas ng enerhiya. Kung sa aming pagtatapon hindi isa atom, at isang pulutong, iyon ay, isaalang-alang namin ang anumang three-dimensional katawan, mayroong isang problema.

Ayon sa ang Pauli batayan, sa katawan na may isa at sa parehong enerhiya ay maaaring maging lamang ng isang elektron. Kaya kahit na ang pinakamaliit grain ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga atomo. Kalikasan ay natagpuan sa kasong ito very graceful exit - ang enerhiya ng bawat elektron enerhiya naiiba mula sa na ng katabi isang napakaliit na, halos hindi maaaring makitang mabuti halaga. Sa kasong ito ang lahat ng mga electron ng isang antas ng "pipi" sa isang solong enerhiya band. Isang lugar kung saan matatagpuan ang pinakamalayong mula sa core electron, na tinatawag na valence. Sundin ang kanyang area ay may isang mas mataas na enerhiya. Ito ang electron ilipat ang malayang, at ito ay tinatawag na pagpapadaloy band.

Emission at pagsipsip

Ang anumang laser (solid-estado, gas, kemikal) ay gumagana sa mga prinsipyo ng elektron transisyon mula sa isang zone sa isa pa. Kung ang iyong katawan ay nailantad sa liwanag, ang poton sa isang elektron ay nagbibigay ng sapat na kapangyarihan upang siya ay sa isang mas mataas na enerhiya ng estado. Sa kabaligtaran, kapag ang isang elektron ay inilipat mula sa pagpapadaloy band sa valence, ito emits isang poton. Kung ang materyal ay isang semiconductor o isang insulator, ang valence at pagpapadaloy band ay pinaghihiwalay ng isang pagitan kung saan walang antas. Alinsunod dito, electron ay hindi maaaring maging doon. interval Ito ang tinatawag na band puwang. Kung ang photon ay sapat na enerhiya, ang mga electron tumalon pagtagumpayan ito interval.

henerasyon

Ang operating prinsipyo ng laser solid-estado ay batay sa ang katunayan na ang mga sangkap sa ipinagbabawal zone ay nilikha ng isang tinatawag na saliwain layer. Electron buhay sa antas na ito ay mas mataas kaysa sa panahon ng kanyang pamamalagi sa pagpapadaloy band. Kaya, sa isang tiyak na tagal ng oras sa ito "ipon" electron. Ito ay tinatawag na populasyon pagbabaligtad. Kapag ito antas sa pamamagitan ng tuldok-tuldok na mga electron, ang poton ay ipinapasa ang ninanais na wavelength, ito nagiging sanhi ng mga sabay-sabay na henerasyon ng isang malaking bilang ng mga magkakahawig na haba at phase ng liwanag waves. Iyon ay, ang mga electron ay avalanche ng sabay-sabay sa lupa ng estado, pagbuo ng isang poste ng isang kulay photons sapat na mataas na kapangyarihan. Dapat ito ay nabanggit na ang pangunahing problema sa mga unang laser pag-unlad ay upang mahanap ang tulad ng isang kumbinasyon ng mga sangkap na kung saan ay magiging posible populasyon pagbabaligtad ng isa sa mga antas. Ang unang nagtatrabaho medium haluang metal bakal ruby.

Ang komposisyon ng laser

Solid-estado laser sa ang mga pangunahing bahagi ay naiiba mula sa iba pang mga species. Ang nagtatrabaho likido, kung saan ang populasyon pagbabaligtad ng isa sa mga antas, iluminado sa pamamagitan ng ilaw source. Ito ay tinatawag na pumping. maaari itong madalas na maging isang normal na maliwanag na maliwanag lampara o isang gas discharge tube. Dalawang parallel pagpapalawak ng dulo ng ang nagtatrabaho fluid (solid-estado laser kristal Ipinagpapalagay, gas - isang vacuum kapaligiran) bumuo ng isang sistema ng mga mirrors, o isang optical risoneytor. Ito nangongolekta sa beam lang ang mga photons na ay Kahambing sa mga outlet. Pumped solid-estado lasers ay karaniwang nangyayari sa pamamagitan ng flash lamp.

Uri ng mga solid-estado lasers

Depende sa mode ng laser beam output makilala sa tuloy-tuloy na at pulsed lasers. Ang bawat isa sa mga ito ay ginagamit at may sariling mga katangian. Ang pangunahing pagkakaiba - pulsed solid-estado lasers ay may isang mas mataas na kapasidad. Dahil para sa bawat photons shot tulad ng "piling", pagkatapos ay ang isa pulso ay magagawang upang makapaghatid ng mas mataas na enerhiya kaysa patuloy na imbayog para sa parehong tagal ng panahon. Ang mas maliit na ang pulso ay tumatagal, mas malakas na sa bawat "shot". Sa sandaling ito, ito ay technologically posible na bumuo ng isang femtosecond laser. Isa sa pulso nito ay tumatagal tungkol sa 10 ^-15 segundo. Ang gayong pagtitiwala ay may kaugnayan sa ang katunayan na ang populasyon ng reverse proseso na inilarawan sa itaas ay tumatagal napaka napakaliit. Ang mas mahaba ang kailangan upang maghintay bago mo ang "shoot" laser, mas electron ay may oras upang iwanan ang inverted antas. Alinsunod dito, ang nabawasan konsentrasyon at poton enerhiya ng output poste.

laser engraving

Ang mga pattern sa ibabaw ng metal at glass item pinalamutian ng mga araw-araw na buhay ng isang tao. Maaari silang ma-inilapat nang wala sa loob, chemically o sa pamamagitan ng laser. Ang huli paraan ay ang pinaka-modernong. Nito kalamangan sa paglipas ng iba pang mga pamamaraan tulad ng sumusunod. Dahil ang isang direktang epekto sa ang ibabaw ng trabaho ay hindi kasalukuyan, ito ay halos imposible upang makapinsala sa bagay na sa proseso ng pag-apply ng isang pattern o tatak. Ang laser beam Burns masyadong mababaw ukit: surface engraved sa ang labi makinis at, samakatuwid, ang bagay ay hindi nasira at ay huling na. Sa kaso ng metal laser beam nagbabago pinakadulo istraktura ng matter, at ang salita ay hindi fade para sa maraming mga taon. Kung ang bagay na ginagamit nang mabuti, huwag isawsaw ito sa acid o sirain ang hugis, at pagkatapos ay ilang henerasyon ng mga pattern sa mga ito tumpak na mapangalagaan. Laser ukit ay pinakamahusay na upang pumili ng isang solid-estado ng paglipat para sa dalawang kadahilanan: ang proseso sa solids ay mas madaling pamahalaan, at ito ay pinakamainam para sa ang ratio ng output at mga presyo.

instalasyon

Pag-ukit, may mga espesyal na pag-install. Bilang karagdagan sa mga direktang laser, binubuo nila ang tungkol sa mekanikal gabay, kung saan laser gumagalaw, at monitoring kagamitan (computer). Laser machine ay ginagamit sa maraming mga sektor ng aktibidad ng tao. Sa itaas usapan natin ang tungkol dekorasyon araw-araw na mga item. Rehistradong kubyertos, lighter, baso, relo para sa isang mahabang panahon ay mananatili sa pamilya at ay mapaalalahanan ng ang masaya sandali.

Gayunman, hindi lamang domestic ngunit din pang-industriya kalakal ay nangangailangan ng Laser ukit. Malaking mga halaman, tulad ng automotive, inilabas mga detalye ng malaking numero: daan-daang libo o milyon-milyon. Ang bawat item ay dapat na minarkahan - kapag at kung sino ang lumikha nito. Mas mahusay na paraan kaysa sa Laser ukit, upang mahanap non, paglabas nito, ang serbisyo ng buhay ay magiging mahaba kahit na para sa paglipat ng mga bahagi, na kung saan ay nadagdagan ang panganib ng hadhad. Laser machine, sa kasong ito ay dapat na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kapasidad at kaligtasan. Matapos ang lahat, kung ang mga ukit ng hindi bababa sa isang bahagi ng isang pagbabago sa porsyento ang mga katangian ng mga bahagi metal, ito ay maaaring tumauli naiiba sa mga panlabas na stimuli. Halimbawa, ang isang break sa punto ng aplikasyon ng inskripsyon. Gayunman, angkop para sa domestic gamitin mas simple at mas mura pag-install.