Բաժանորդագրվեք մեր սոցիալական մեդիայիը՝ արագ գրառման համար
Լազերները, որոնք ժամանակակից տեխնոլոգիաների հիմնաքարն են, որքան հետաքրքրաշարժ, այնքան էլ բարդ են: Նրանց սրտում ընկած է բաղադրիչների սիմֆոնիան, որոնք աշխատում են միահամուռ՝ համահունչ, ուժեղացված լույս արտադրելու համար: Այս բլոգը խորանում է այս բաղադրիչների խճճվածության մեջ՝ հիմնված գիտական սկզբունքների և հավասարումների վրա՝ լազերային տեխնոլոգիայի ավելի խորը ըմբռնում ապահովելու համար:
Լազերային համակարգի բաղադրիչների առաջադեմ պատկերացումներ. տեխնիկական հեռանկար մասնագետների համար
| Բաղադրիչ | Գործառույթ | Օրինակներ |
| Ստացեք միջին | Շահույթի միջավայրը լազերային նյութն է, որն օգտագործվում է լույսը ուժեղացնելու համար: Այն հեշտացնում է լույսի ուժեղացումը բնակչության ինվերսիայի և խթանված արտանետման գործընթացի միջոցով: Շահույթի միջավայրի ընտրությունը որոշում է լազերային ճառագայթման բնութագրերը: | Պինդ վիճակի լազերներօրինակ՝ Nd:YAG (նեոդիմումով ներծծված իտրիումի ալյումինե նռնաքար), որն օգտագործվում է բժշկական և արդյունաբերական կիրառություններում:Գազի լազերներօրինակ՝ CO2 լազերներ, որոնք օգտագործվում են կտրելու և եռակցելու համար:Կիսահաղորդչային լազերներ:օրինակ՝ լազերային դիոդներ, որոնք օգտագործվում են օպտիկամանրաթելային կապի և լազերային ցուցիչների մեջ: |
| Պոմպային աղբյուր | Պոմպային աղբյուրը էներգիա է տրամադրում շահույթի միջավայրին` հասնելու բնակչության ինվերսիային (էներգիայի աղբյուր բնակչության ինվերսիայի համար), ինչը հնարավորություն է տալիս լազերային աշխատանքին: | Օպտիկական մղումՕգտագործելով ինտենսիվ լույսի աղբյուրներ, ինչպիսիք են լապտերները՝ պինդ վիճակի լազերներ մղելու համար:Էլեկտրական պոմպԷլեկտրական հոսանքի միջոցով գազի լազերներում գազի գրգռում:Կիսահաղորդչային պոմպՕգտագործելով լազերային դիոդներ՝ պինդ վիճակի լազերային միջավայրը մղելու համար: |
| Օպտիկական խոռոչ | Օպտիկական խոռոչը, որը բաղկացած է երկու հայելիներից, արտացոլում է լույսը՝ մեծացնելով լույսի ուղու երկարությունը շահույթի միջավայրում՝ դրանով իսկ ուժեղացնելով լույսի ուժեղացումը: Այն ապահովում է լազերային ուժեղացման հետադարձ կապի մեխանիզմ՝ ընտրելով լույսի սպեկտրալ և տարածական բնութագրերը: | Planar-Planar խոռոչՕգտագործվում է լաբորատոր հետազոտություններում, պարզ կառուցվածքով:Հարթ-գոգավոր խոռոչՏարածված է արդյունաբերական լազերներում, ապահովում է բարձրորակ ճառագայթներ: Օղակաձեւ խոռոչՕգտագործվում է օղակաձև լազերների հատուկ ձևավորումներում, ինչպիսիք են օղակաձև գազի լազերները: |
Շահույթի միջոց. քվանտային մեխանիկայի և օպտիկական ճարտարագիտության մի կապ
Քվանտային դինամիկան շահույթի միջավայրում
Շահույթի միջավայրն այն վայրն է, որտեղ տեղի է ունենում լույսի ուժեղացման հիմնարար գործընթացը, մի երեւույթ, որը խորապես արմատավորված է քվանտային մեխանիկայի մեջ: Միջավայրի ներսում էներգետիկ վիճակների և մասնիկների փոխազդեցությունը կարգավորվում է խթանված արտանետումների և բնակչության ինվերսիայի սկզբունքներով: Լույսի ինտենսիվության (I), սկզբնական ինտենսիվության (I0), անցումային խաչմերուկի (σ21) և մասնիկների թվերի միջև կրիտիկական հարաբերությունը երկու էներգետիկ մակարդակներում (N2 և N1) նկարագրված է I = I0e^ հավասարմամբ։ (σ21(N2-N1)L): Պոպուլյացիայի ինվերսիայի հասնելը, որտեղ N2 > N1, էական նշանակություն ունի ուժեղացման համար և հանդիսանում է լազերային ֆիզիկայի հիմնաքարը[1].
Երեք մակարդակի ընդդեմ չորս մակարդակի համակարգերի
Գործնական լազերային նախագծերում սովորաբար օգտագործվում են երեք և չորս մակարդակի համակարգեր: Երեք մակարդակի համակարգերը, թեև ավելի պարզ են, ավելի շատ էներգիա են պահանջում բնակչության ինվերսիայի հասնելու համար, քանի որ լազերային ցածր մակարդակը հիմնական վիճակն է: Չորս մակարդակի համակարգերը, մյուս կողմից, առաջարկում են բնակչության ինվերսիայի ավելի արդյունավետ երթուղի ավելի բարձր էներգիայի մակարդակից արագ ոչ ճառագայթային քայքայման պատճառով, ինչը նրանց ավելի տարածված է դարձնում ժամանակակից լազերային կիրառություններում:2].
Is Էրբիումով պատված ապակիշահույթի միջին?
Այո, էրբիումով ներծծված ապակին իսկապես լազերային համակարգերում օգտագործվող շահույթի միջոց է: Այս համատեքստում «դոպինգը» վերաբերում է ապակու մեջ որոշակի քանակությամբ էրբիումի իոնների (Er3⁺) ավելացման գործընթացին։ Էրբիումը հազվագյուտ հողային տարր է, որը, երբ ընդգրկվում է ապակե հյուրընկալողի մեջ, կարող է արդյունավետորեն ուժեղացնել լույսը խթանված արտանետումների միջոցով, որը լազերային շահագործման հիմնարար գործընթաց է:
Էրբիումով ներկված ապակին հատկապես աչքի է ընկնում օպտիկամանրաթելային լազերների և մանրաթելային ուժեղացուցիչների օգտագործմամբ, հատկապես հեռահաղորդակցության ոլորտում: Այն լավ հարմարեցված է այս ծրագրերի համար, քանի որ այն արդյունավետորեն ուժեղացնում է լույսը մոտ 1550 նմ ալիքի երկարություններում, ինչը հիմնական ալիքի երկարությունն է օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության համար՝ ստանդարտ սիլիցիումի մանրաթելերի ցածր կորստի պատճառով:
Այնէրբիումիոնները կլանում են պոմպի լույսը (հաճախ ալազերային դիոդ) և ոգևորված են ավելի բարձր էներգիայի վիճակներով: Երբ նրանք վերադառնում են ավելի ցածր էներգիայի վիճակի, նրանք արտանետում են ֆոտոններ լազինգի ալիքի երկարությամբ, ինչը նպաստում է լազերային գործընթացին: Սա էրբիումով ներկված ապակին դարձնում է արդյունավետ և լայնորեն օգտագործվող միջոց՝ տարբեր լազերային և ուժեղացուցիչների ձևավորումներում:
Առնչվող բլոգեր. Նորություններ - Erbium-doped Glass. Science & Applications
Պոմպային մեխանիզմներ. շարժիչ ուժը լազերների հետևում
Բնակչության հակադարձման հասնելու բազմազան մոտեցումներ
Պոմպային մեխանիզմի ընտրությունը առանցքային է լազերային դիզայնի մեջ՝ ազդելով ամեն ինչի վրա՝ արդյունավետությունից մինչև ելքային ալիքի երկարություն: Օպտիկական պոմպումը, օգտագործելով արտաքին լույսի աղբյուրները, ինչպիսիք են լապտերները կամ այլ լազերները, տարածված են պինդ և ներկող լազերներում: Էլեկտրական լիցքաթափման մեթոդները սովորաբար օգտագործվում են գազի լազերներում, մինչդեռ կիսահաղորդչային լազերները հաճախ օգտագործում են էլեկտրոնային ներարկում: Այս պոմպային մեխանիզմների արդյունավետությունը, հատկապես դիոդային պոմպային պինդ վիճակի լազերներում, եղել է վերջին հետազոտությունների զգալի ուշադրության կենտրոնում՝ առաջարկելով ավելի բարձր արդյունավետություն և կոմպակտություն [3].
Պոմպային արդյունավետության տեխնիկական նկատառումներ
Պոմպային գործընթացի արդյունավետությունը լազերային դիզայնի կարևոր կողմն է, որն ազդում է ընդհանուր կատարողականի և կիրառման համապատասխանության վրա: Պինդ վիճակում գտնվող լազերներում լապտերների և լազերային դիոդների միջև ընտրությունը որպես պոմպի աղբյուր կարող է զգալիորեն ազդել համակարգի արդյունավետության, ջերմային բեռի և ճառագայթի որակի վրա: Բարձր հզորության, բարձր արդյունավետության լազերային դիոդների զարգացումը հեղափոխություն է կատարել DPSS լազերային համակարգերում՝ հնարավորություն տալով ավելի կոմպակտ և արդյունավետ դիզայնի [4].
Օպտիկական խոռոչ. Լազերային ճառագայթի ճարտարագիտություն
Խոռոչի ձևավորում. Ֆիզիկայի և ճարտարագիտության հավասարակշռող ակտ
Օպտիկական խոռոչը կամ ռեզոնատորը ոչ միայն պասիվ բաղադրիչ է, այլ լազերային ճառագայթի ձևավորման ակտիվ մասնակից: Խոռոչի ձևավորումը, ներառյալ հայելիների կորությունն ու հավասարեցումը, վճռորոշ դեր է խաղում լազերի կայունության, ռեժիմի կառուցվածքի և ելքի որոշման հարցում: Խոռոչը պետք է նախագծվի այնպես, որ ուժեղացնի օպտիկական օգուտը՝ միաժամանակ նվազագույնի հասցնելով կորուստները, մարտահրավեր, որը համատեղում է օպտիկական ճարտարագիտությունը ալիքային օպտիկայի հետ։5.
Տատանումների պայմանները և ռեժիմի ընտրությունը
Որպեսզի լազերային տատանումը տեղի ունենա, միջավայրի կողմից տրամադրվող շահույթը պետք է գերազանցի խոռոչի ներսում ունեցած կորուստները: Այս պայմանը, զուգորդված համահունչ ալիքի սուպերպոզիցիային պահանջի հետ, թելադրում է, որ ապահովվեն միայն որոշակի երկայնական ռեժիմներ: Ռեժիմի տարածությունը և ռեժիմի ընդհանուր կառուցվածքը ազդում են խոռոչի ֆիզիկական երկարության և շահույթի միջավայրի բեկման ինդեքսից [6].
Եզրակացություն
Լազերային համակարգերի նախագծումը և շահագործումը ներառում է ֆիզիկայի և ինժեներական սկզբունքների լայն սպեկտր: Սկսած քվանտային մեխանիկայից, որը կառավարում է շահույթի միջավայրը մինչև օպտիկական խոռոչի բարդ ճարտարագիտությունը, լազերային համակարգի յուրաքանչյուր բաղադրիչ կենսական դեր է խաղում դրա ընդհանուր ֆունկցիոնալության մեջ: Այս հոդվածը մի հայացք է տրամադրել լազերային տեխնոլոգիայի բարդ աշխարհին՝ առաջարկելով պատկերացումներ, որոնք ռեզոնանսվում են ոլորտի դասախոսների և օպտիկական ինժեներների առաջադեմ ըմբռնման հետ:
Հղումներ
- 1. Siegman, AE (1986): Լազերներ. Համալսարանի գիտական գրքեր.
- 2. Svelto, O. (2010): Լազերների սկզբունքները. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006): Պինդ վիճակի լազերային ճարտարագիտություն: Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014): Դիոդային պոմպային պինդ վիճակի լազերներ: Լազերային տեխնոլոգիաների և կիրառությունների ձեռնարկում (հատոր III): CRC Մամուլ.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010): Լազերային ֆիզիկա. Ուայլի.
- 6. Սիլֆվաստ, WT (2004): Լազերային հիմունքներ. Քեմբրիջի համալսարանի հրատարակչություն.
Հրապարակման ժամանակը՝ նոյ-27-2023