Tiz habar üçin sosial mediamyza abuna ýazylyň
Häzirki zaman tehnologiýasynyň esasy bolan lazerler çylşyrymly bolşy ýaly, özüne çekiji hem. Olaryň merkezinde sazlaşykly, güýçlendirilen ýagtylygy öndürmek üçin sazlaşykly işleýän komponentleriň simfoniýasynyň utgaşmasy ýatyr. Bu blog lazer tehnologiýasyny has çuňňur düşünmek üçin ylmy prinsipler we deňlemeler bilen goldanylýan bu komponentleriň çylşyrymlylyklaryna çuňňur aralaşýar.
Lazer ulgamynyň böleklerine çuňňur düşünjeler: hünärmenler üçin tehniki garaýyş
| Komponent | Funksiýa | Mysallar |
| Ortaça girdeji | Güýçlendiriji gurşaw lazerde ýagtylygy güýçlendirmek üçin ulanylýan materialdyr. Ol populýasiýa inwersiýasy we höweslendirilen şöhlelenme prosesi arkaly ýagtylygyň güýçlendirilmegine ýardam edýär. Güýçlendiriji gurşawyň saýlanmagy lazeriň şöhlelenme häsiýetlerini kesgitleýär. | Gaty ýagdaýly lazerlerMysal üçin, Nd:YAG (Neodim bilen lehimlenen ittriý alýumin granat), lukmançylyk we senagat ulanylyşlarynda ulanylýar.Gaz lazerlerimysal üçin, kesmek we kebşirlemek üçin ulanylýan CO2 lazerleri.Ýarymgeçiriji lazerler:mysal üçin, lazer diodlary, optiki süýümli aragatnaşykda we lazer görkezijilerinde ulanylýar. |
| Nasos çeşmesi | Nasos çeşmesi lazeriň işlemegini üpjün edip, ilat inwersiýasyny (italiýa inwersiýasy üçin energiýa çeşmesi) gazanmak üçin güýçlendiriji gurşawa energiýa berýär. | Optiki nasosGaty ýagdaýly lazerleri sormak üçin fleş lampalary ýaly güýçli ýagtylyk çeşmelerini ulanmak.Elektrik nasoslaryGaz lazerlerinde elektrik togy arkaly gazy oýarmak.Ýarymgeçiriji nasosGaty ýagdaýly lazer gurşawyny pompalamak üçin lazer diodlaryny ulanmak. |
| Optiki boşluk | Iki aýnadan ybarat bolan optiki boşluk güýçlendiriji gurşawdaky ýagtylygyň ýolunyň uzynlygyny artdyrmak üçin ýagtylygy şöhlelendirýär we şeýdip ýagtylygyň güýçlendirilmegini güýçlendirýär. Ol ýagtylygyň spektral we giňişlik häsiýetlerini saýlap, lazer güýçlendirilmegi üçin yzyna gaýtarma mehanizmini üpjün edýär. | Tekiz-tekiz boşluk: Laboratoriýa barlaglarynda ulanylýar, gurluşy ýönekeý.Tekiz-Çukur ÇukurlykSenagat lazerlerinde giňden ýaýran, ýokary hilli şöhleleri üpjün edýär. Halka boşlugyHalkaly lazerleriň belli bir dizaýnlarynda, meselem, halkaly gaz lazerlerinde ulanylýar. |
Güýçlendiriji serişde: Kwantum mehanikasynyň we optiki inženerçiligiň özara baglanyşygy
Güýçlendiriji Ortamdaky Kwant Dinamikasy
Güýçlendiriji gurşaw, kwantum mehanikasynda çuňňur kök uran hadysa bolan ýagtylygyň güýçlendirilmeginiň esasy prosesiniň bolup geçýän ýeridir. Energiýa ýagdaýlarynyň we gurşawyň içindeki bölejikleriň arasyndaky özara täsir höweslendirilen emissiýa we populýasiýa inwersiýasy ýörelgeleri bilen düzgünleşdirilýär. Yşygyň intensiwligi (I), başlangyç intensiwlik (I0), geçiş kesişligi (σ21) we iki energiýa derejesinde (N2 we N1) bölejikleriň sany arasyndaky möhüm gatnaşyk I = I0e^(σ21(N2-N1)L deňlemesi bilen beýan edilýär. N2 > N1 bolan populýasiýa inwersiýasyna ýetmek güýçlendirmek üçin möhümdir we lazer fizikasynyň esasydyr.1].
Üç derejeli we dört derejeli ulgamlar
Amaly lazer dizaýnlarynda üç derejeli we dört derejeli ulgamlar giňden ulanylýar. Üç derejeli ulgamlar, has ýönekeý bolsa-da, pes lazer derejesi esasy ýagdaý bolany üçin ilatyň inwersiýasyna ýetmek üçin has köp energiýa talap edýär. Beýleki tarapdan, dört derejeli ulgamlar, ýokary energiýa derejesinden şöhlelenmeýän dargamagyň çaltlygy sebäpli ilatyň inwersiýasyna has netijeli ýol hödürleýär we bu olary häzirki zaman lazer ulanylyşlarynda has köp ýaýradýar.2].
Is Erbium bilen lehimlenen aýnagirdeji ortamy?
Hawa, erbiý bilen lehimlenen aýna, hakykatdanam, lazer ulgamlarynda ulanylýan güýçlendiriji gurşawyň bir görnüşidir. Bu babatda "lehimlemek" aýna belli bir mukdarda erbiý ionlaryny (Er³⁺) goşmak prosesini aňladýar. Erbiý seýrek ýer elementi bolup, aýnanyň içine goşulanda, lazer işleýşinde esasy proses bolan stimullaşdyrylan şöhlelenme arkaly ýagtylygy netijeli güýçlendirip bilýär.
Erbiý bilen lehimlenen aýna, esasanam telekommunikasiýa senagatynda süýüm lazerlerinde we süýüm güýçlendirijilerinde ulanylmagy bilen tapawutlanýar. Ol bu ulanyşlar üçin gowy amatly, sebäbi ol standart kremniý süýümlerinde az ýitgi bolandygy sebäpli optik süýüm aragatnaşygy üçin esasy tolkun uzynlygy bolan 1550 nm töweregindäki tolkun uzynlyklarynda ýagtylygy netijeli güýçlendirýär.
Theerbiumionlar nasosyň ýagtylygyny siňdirýärler (köplenç a-dan)lazer diody) we ýokary energiýa ýagdaýlaryna tolgundyrylýarlar. Olar pes energiýa ýagdaýyna gaýdyp gelende, lazer prosesine goşant goşup, lazer tolkun uzynlygynda fotonlary çykarýarlar. Bu bolsa erbiý bilen lehimlenen aýnany dürli lazer we güýçlendiriji dizaýnlarynda netijeli we giňden ulanylýan güýçlendiriji gurşawa öwürýär.
Degişli bloglar: Habarlar - Erbiý bilen lehimlenen aýna: Ylym we ulanylyşlar
Nasos mehanizmleri: Lazerleriň arkasyndaky hereketlendiriji güýç
Ilat inwersiýasyna ýetmegiň dürli usullary
Nasos mehanizmini saýlamak lazer dizaýnynda möhüm ähmiýete eýedir we netijelilikden başlap, çykyş tolkun uzynlygyna çenli ähli zada täsir edýär. Çyralar ýa-da beýleki lazerler ýaly daşarky yşyk çeşmelerini ulanýan optiki nasoslama gaty ýagdaýly we boýagly lazerlerde giňden ýaýrandyr. Elektrik boşaltma usullary adatça gaz lazerlerinde ulanylýar, ýarymgeçiriji lazerler bolsa köplenç elektron inýeksiýasyny ulanýarlar. Bu nasos mehanizmleriniň, esasanam diodly nasoslanan gaty ýagdaýly lazerlerde netijeliligi soňky barlaglaryň möhüm üns merkezinde bolup, has ýokary netijeliligi we ykjamlygy üpjün edýär.3].
Nasoslaryň netijeliligi babatda tehniki meseleler
Nasoslama prosesiniň netijeliligi lazer dizaýnynyň möhüm tarapy bolup, umumy öndürijilige we ulanylyşa laýyklygyna täsir edýär. Gaty ýagdaýly lazerlerde, nasos çeşmesi hökmünde çyralar we lazer diodlary arasynda saýlamak ulgamyň netijeliligine, termal ýüküne we şöhle hiline düýpli täsir edip biler. Ýokary kuwwatly, ýokary netijeli lazer diodlarynyň işlenip düzülmegi DPSS lazer ulgamlarynda rewolýusiýa döretdi we has ykjam we netijeli dizaýnlary döretmäge mümkinçilik berdi.4].
Optiki boşluk: Lazer şöhlesiniň inženerçiligi
Boşluk dizaýny: Fizika we inženerçiligiň deňagramly hereketi
Optiki boşluk ýa-da rezonator diňe passiw bölek däl, eýsem lazer şöhlesini şekillendirmekde işjeň gatnaşyjydyr. Boşlugyň dizaýny, şol sanda aýnalaryň egriligi we deňleşdirilmegi, lazeriň durnuklylygyny, režim gurluşyny we çykyşyny kesgitlemekde möhüm rol oýnaýar. Boşluk optiki gazanjy güýçlendirmek we ýitgileri azaltmak üçin niýetlenen bolmaly, bu bolsa optiki inženerçiligi tolkun optikasy bilen birleşdirýän kynçylykdyr.5.
Ossillýasiýa şertleri we režimi saýlamak
Lazer yrgyldawynyň bolmagy üçin, gurşawyň berýän güýçlendirmesi boşlukdaky ýitgilerden köp bolmaly. Bu şert, kogerent tolkunlaryň üstesine goýulmagy talaby bilen birleşip, diňe belli bir uzynlykdaky režimleriň goldanylýandygyny görkezýär. Režim aralygy we umumy režim gurluşy boşlugyň fiziki uzynlygyndan we güýçlendirme gurşawyň döwülme görkezijisinden täsirlenýär.6].
Netije
Lazer ulgamlarynyň dizaýny we işleýşi fizika we inženerçilik ýörelgeleriniň giň spektrini öz içine alýar. Güýçlendiriji gurşawyň kwantum mehanikasyndan optiki boşlugyň çylşyrymly inženerçiligine çenli, lazer ulgamynyň her bir bölegi onuň umumy funksiýasynda möhüm rol oýnaýar. Bu makala lazer tehnologiýasynyň çylşyrymly dünýäsine göz aýlamak mümkinçiligini berdi we bu ugurda professorlaryň we optiki inženerleriň öňdebaryjy düşünjesine laýyk gelýän düşünjeleri hödürledi.
Salgylanmalar
- 1. Siegman, AE (1986). Lazerler. Uniwersitetiň ylym kitaplary.
- 2. Svelto, O. (2010). Lazerleriň esaslary. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Gaty jisimli lazer inženerçiligi. Springer.
- 4. Piper, JA we Mildren, RP (2014). Diodly nasosly gaty jisimli lazerler. Lazer tehnologiýasy we ulanylyşlary boýunça gollanmada (III tom). CRC Press.
- 5. Milonni, PW we Eberly, JH (2010). Lazer fizikasy. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Lazer esaslary. Kembrij uniwersitet neşirýaty.
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 27-nji noýabry