Koliko laserskih generatora postoji? (1. dio)

Prema analizi principa odlasersko generiranje, poznato je da je laser pod djelovanjem "izvora pobude", broj elektrona visoke razine atoma se povećava, a prijelaz na nisku razinu nakon zadržavanja vrlo kratko vrijeme, a laser se emitira u isto vrijeme. Nije teško znati da mora postojati mnogo, mnogo atoma materije koji mogu emitirati lasersko svjetlo pod djelovanjem "izvora pobude".

Grubo govoreći, za stvaranje laserskog generatora postoje četiri elementa:

① Odaberite radni medij za generiranje lasera. Može biti plin, tekućina, krutina ili poluvodič, sve dok se u mediju može postići inverzija naseljenosti čestica, može se dobiti laser.

② Važno je odabrati "motivatora". "Izvor pobude" čini da elektroni niske razine medija učinkovito prelaze na visoku razinu, postižući takozvano okretanje broja elektrona. Metoda plinskog izboja može se koristiti za korištenje elektrona s kinetičkom energijom za pobuđivanje dielektričnih atoma, što se naziva električno pobuđivanje; Pulsni izvor svjetlosti također se može koristiti za ozračivanje radnog medija, što se naziva svjetlosna pobuda; Postoje toplinski poticaji, kemijski poticaji i tako dalje. Razni načini pobude vizualiziraju se kao pumpanje ili pumpanje. Svrha "pumpanja" je povećati broj čestica na visokoj energetskoj razini od niske.

③ Također je važno konstruirati rezonator. Budući da je intenzitet lasera koji generira "pumpa" vrlo slab i ne može se praktično primijeniti, slabi laser treba rezonirati s laserom, tako da je izlazni laser poboljšan kako bi se postigao stupanj praktične primjene.

④ Visokoenergetski laseri zahtijevaju sustave hlađenja. Zbog jakog svjetla unutar rezonatora, rezonator je potrebno ohladiti.

Prema radnom mediju lasera razlikuju se čvrsti laseri, plinski laseri, poluvodički laseri, kemijski laseri, a sada postoji i "transparentni keramički laser".

Prema izlaznom načinu rada lasera, razlikuju se kontinuirani laser i pulsni laseri.

Pokazatelji učinkovitosti lasera uglavnom su koncentrirani u sljedećim aspektima: Prvo, frekvencijski raspon laserske zrake, jer laser može učiniti "izvor pobude", ali također može napraviti analizu spektra izvora svjetlosti, tako da je potrebno znati spektar lasera; Drugi je snaga laserske zrake, posebice maksimalna snaga jer veličina snage ocrtava područje primjene lasera; Treće je područje zračenja koncentracije energije laserske zrake, jer je područje zračenja različito u različitim primjenama.

Ⅰ. Solid-state laseri

Laseri se mogu izraditi od mnogih čvrstih materijala. Konkretno, sa sintetičkim metodama, u procesu proizvodnje keramike, možete stvoriti kristale koji sadrže različite komponente, nazvane "prozirni keramički laserski medij", Sada, laser napravljen od umjetnih kristala je vrlo zgodan i praktičan. Ovdje su tri uobičajena lasera u čvrstom stanju.

1. Rubinski laser

Prvi laser bio je rubinski laser. U srpnju 1960. Maiman je uspješno izradio prvi rubinski laser na svijetu, obasjao je svjetlo bljeska u kristal rubina, stvarajući koherentnu pulsnu lasersku zraku, što je šokiralo svijet i pokrenulo procvat u razvoju lasera.

Analiza pokazuje da je rubin kristal, a njegova matrica je Al2O3 (aluminijev oksid), koji sadrži 0.03-0.4 posto (težinski omjer) Cr2O3 (kromov trioksid), tako da možete pritisnuti ovi materijali oblikovanje praha, vakuumsko sinteriranje, možete proizvesti umjetni rubinski kristal, s umjetnom rubinskom šipkom proizvodnja laserskih performansi superiorna, široko korištena, Ova vrsta laserskog medija također je u potpunosti proučena; Konkretno, "izvor pumpe" koristi jaku pulsirajuću ksenonsku žarulju; Rezonator je još uvijek na stari način, na oba kraja lasera, okrenuti jedno prema drugom s dva zrcala visoke refleksije, jedno će gotovo u potpunosti reflektirati laser na radni medij da sudjeluje u rezonanciji, drugo će reflektirati većinu svjetlosti natrag na rezonanciju, i neka mala količina lasera bude emitirana kroz zrcalo, emitiran je jak laser, koristi se za praktični laser.

Sada se izlazna energija rubinskog lasera može napraviti na različitim razinama, do tisuća džula.

2. Neodimijem dopirani itrijevo-aluminijski kristalni laser

Neodimijem dopirani kristal itrijevog aluminijskog granata sastoji se od itrija (Y2O3) i aluminija (Al2O3) prema omjeru ugradnje 3:5 (Nd2O3), prešanja, sinteriranja kristala u vakuumu na 1700 stupnjeva, često se koristi u bliskoj i dalekoj infracrvenoj svjetlosti solid-state laseri, vrhunske performanse. Kontinuirana kriptonska lampa ili volfram jodidna žarulja koristi se kao izvor svjetla pumpe, koji je upravo usklađen s apsorpcijskim pojasom 3-valentnog Nd iona. Itrijevo-aluminijski granatni laseri dopirani neodimijem mogu imati desetke do stotine vata, a također mogu biti i velike snage.

3. Nd stakleni laser

Neodimij je ugrađen u silikatno staklo visoke čistoće kao supstrat, a to se neodimijsko staklo koristi za izradu lasera. Fosfat se također koristi kao supstrat za ugradnju neodimija.

Neodimijski stakleni laseri rade slično gore navedenim kristalnim laserima.

Laseri s neodimijskim staklom male snage učinkovito se koriste za komunikaciju optičkim vlaknima, a dvije najkritičnije tehnologije za razvoj komunikacije optičkim vlaknima su modulacija optičkih signala s poluvodičkim laserima i korištenje lasera s neodimijskim staklom kao repetitora (vidi popularna znanost serija članaka, br. 61). Signalno svjetlo se pojačava repetitorima, a optički signali se mogu prenositi na velike udaljenosti.

Laseri od neodimijskog stakla velike snage također su jednostavni za izradu. Budući da je optička ujednačenost neodimijskog stakla dobra, lako ga je pripremiti u materijal velikog volumena, koji je lakši za obradu od kristala, a proizvodni troškovi neodimijskog stakla su vrlo niski. Što je veći volumen neodimijske staklene šipke, veća je izlazna laserska energija; Stoga su neodimijski stakleni laseri preferirani čvrsti laseri u praksi, koji mogu biti male ili velike snage.

Laseri od neodimijskog stakla velike snage korišteni su u eksperimentima nuklearne fuzije. Godine 1974. Shanghai Optical Machinery Institute uspješno je razvio šest laserskih sustava od neodimijskog stakla velike snage na nanosekundnoj razini od 100,000 megavata, koji su uspješno realizirali upotrebu lasera za generiranje plazme visoke temperature i visoke gustoće, dajući veliki doprinos uređaju za "paljenje" nuklearne fuzije.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvih ideja, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje su naši kupci i kakvi su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj da svojim kupcima pružimo visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.