Լազերի աշխատանքի հիմնական սկզբունքը

Լազերի հիմնական աշխատանքային սկզբունքը (լույսի ուժեղացում խթանված ճառագայթման միջոցով) հիմնված է լույսի խթանված ճառագայթման երևույթի վրա: Մի շարք ճշգրիտ նախագծերի և կառուցվածքների միջոցով լազերները ստեղծում են բարձր կոհերենտությամբ, մոնոքրոմատիկությամբ և պայծառությամբ ճառագայթներ: Լազերները լայնորեն կիրառվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներում, այդ թվում՝ կապի, բժշկության, արտադրության, չափման և գիտական ​​հետազոտությունների ոլորտներում: Դրանց բարձր արդյունավետությունը և ճշգրիտ կառավարման բնութագրերը դրանք դարձնում են բազմաթիվ տեխնոլոգիաների հիմնական բաղադրիչ: Ստորև ներկայացված է լազերների աշխատանքային սկզբունքների և տարբեր տեսակի լազերների մեխանիզմների մանրամասն բացատրությունը:

1. Խթանված արտանետում

Խթանված արտանետումլազերային առաջացման հիմնարար սկզբունքն է, որն առաջին անգամ առաջարկվել է Այնշտայնի կողմից 1917 թվականին: Այս երևույթը նկարագրում է, թե ինչպես են լույսի և գրգռված վիճակում գտնվող նյութի փոխազդեցության միջոցով առաջանում ավելի կոհերենտ ֆոտոններ: Խթանված ճառագայթումն ավելի լավ հասկանալու համար սկսենք ինքնաբուխ ճառագայթումից.

Ինքնաբուխ արտանետումԱտոմներում, մոլեկուլներում կամ այլ մանրադիտակային մասնիկներում էլեկտրոնները կարող են կլանել արտաքին էներգիա (օրինակ՝ էլեկտրական կամ օպտիկական էներգիա) և անցնել ավելի բարձր էներգետիկ մակարդակի, որը հայտնի է որպես գրգռված վիճակ: Սակայն, գրգռված վիճակում գտնվող էլեկտրոնները անկայուն են և կարճ ժամանակահատվածում կվերադառնան ավելի ցածր էներգետիկ մակարդակի, որը հայտնի է որպես հիմնական վիճակ: Այս գործընթացի ընթացքում էլեկտրոնը արձակում է ֆոտոն, որը ինքնաբուխ ճառագայթում է: Նման ֆոտոնները պատահական են հաճախականության, փուլի և ուղղության առումով և, հետևաբար, զուրկ են կոհերենտությունից:

Խթանված արտանետումԽթանված ճառագայթման բանալին այն է, որ երբ գրգռված վիճակում գտնվող էլեկտրոնը հանդիպում է իր անցումային էներգիային համապատասխանող էներգիա ունեցող ֆոտոնի, ֆոտոնը կարող է ստիպել էլեկտրոնին վերադառնալ հիմնական վիճակի՝ միաժամանակ արձակելով նոր ֆոտոն։ Նոր ֆոտոնը նույնական է սկզբնականին հաճախականության, փուլի և տարածման ուղղության առումով, ինչի արդյունքում առաջանում է կոհերենտ լույս։ Այս երևույթը զգալիորեն մեծացնում է ֆոտոնների քանակը և էներգիան և լազերների հիմնական մեխանիզմն է։

Խթանված արտանետման դրական հետադարձ ազդեցությունըԼազերների նախագծման մեջ խթանված ճառագայթման գործընթացը կրկնվում է բազմիցս, և այս դրական հետադարձ ազդեցությունը կարող է էքսպոնենցիալ կերպով մեծացնել ֆոտոնների քանակը։ Ռեզոնանսային խոռոչի օգնությամբ պահպանվում է ֆոտոնների կոհերենտությունը, իսկ լույսի փնջի ինտենսիվությունը անընդհատ մեծանում է։

2. Միջին աճի

Theուժեղացման միջինլազերի հիմնական նյութն է, որը որոշում է ֆոտոնների ուժեղացումը և լազերի ելքային հզորությունը։ Այն խթանված ճառագայթման ֆիզիկական հիմքն է, և դրա հատկությունները որոշում են լազերի հաճախականությունը, ալիքի երկարությունը և ելքային հզորությունը։ Ուժեղացման միջավայրի տեսակը և բնութագրերը անմիջականորեն ազդում են լազերի կիրառման և աշխատանքի վրա։

Գրգռման մեխանիզմԷլեկտրոնները ուժեղացնող միջավայրում պետք է գրգռվեն ավելի բարձր էներգիայի մակարդակով՝ արտաքին էներգիայի աղբյուրի միջոցով։ Այս գործընթացը սովորաբար իրականացվում է արտաքին էներգիայի մատակարարման համակարգերի միջոցով։ Գրգռման տարածված մեխանիզմներն են՝

Էլեկտրական պոմպերԷլեկտրոնների գրգռում ուժեղացման միջավայրում՝ կիրառելով էլեկտրական հոսանք։

Օպտիկական պոմպՄիջավայրի գրգռում լույսի աղբյուրով (օրինակ՝ լուսարձակ կամ այլ լազեր):

Էներգիայի մակարդակների համակարգԷլեկտրոնները ուժեղացնող միջավայրում սովորաբար բաշխված են որոշակի էներգետիկ մակարդակներով։ Ամենատարածվածներն են՝երկաստիճան համակարգերևչորս մակարդակի համակարգերՊարզ երկմակարդակ համակարգում էլեկտրոնները հիմնական վիճակից անցնում են գրգռված վիճակի, ապա վերադառնում հիմնական վիճակի խթանված ճառագայթման միջոցով։ Չորսմակարդակ համակարգում էլեկտրոնները ենթարկվում են ավելի բարդ անցումների տարբեր էներգետիկ մակարդակների միջև, ինչը հաճախ հանգեցնում է ավելի բարձր արդյունավետության։

Gain Media-ի տեսակները:

Գազի ավելացման միջինՕրինակ՝ հելիում-նեոնային (He-Ne) լազերներ։ Գազային ուժեղացման միջավայրերը հայտնի են իրենց կայուն ելքով և ֆիքսված ալիքի երկարությամբ և լայնորեն օգտագործվում են որպես ստանդարտ լույսի աղբյուրներ լաբորատորիաներում։

Հեղուկի միջին շահույթՕրինակ՝ ներկանյութի լազերները։ Ներկանյութի մոլեկուլները լավ գրգռման հատկություններ ունեն տարբեր ալիքի երկարություններում, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում կարգավորվող լազերների համար։

Միջին կայուն աճՕրինակ՝ Nd (նեոդիմիումով լեգիրված իտրիում ալյումինե նռնակ) լազերներ։ Այս լազերները բարձր արդյունավետություն և հզորություն ունեն և լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերական կտրման, եռակցման և բժշկական կիրառություններում։

Կիսահաղորդչային ուժեղացման միջինՕրինակ, գալիումի արսենիդային (GaAs) նյութերը լայնորեն կիրառվում են կապի և օպտոէլեկտրոնային սարքերում, ինչպիսիք են լազերային դիոդները։

3. Ռեզոնատորի խոռոչ

Theռեզոնատորային խոռոչհետադարձ կապի և ուժեղացման համար օգտագործվող լազերի կառուցվածքային բաղադրիչ է: Դրա հիմնական գործառույթը խթանված ճառագայթման միջոցով առաջացող ֆոտոնների քանակը մեծացնելն է՝ դրանք խոռոչի ներսում արտացոլելով և ուժեղացնելով, այդպիսով առաջացնելով ուժեղ և կենտրոնացված լազերային ելք:

Ռեզոնատորի խոռոչի կառուցվածքըԱյն սովորաբար բաղկացած է երկու զուգահեռ հայելիներից։ Մեկը լիովին անդրադարձնող հայելի է, որը հայտնի է որպեսհետևի հայելի, իսկ մյուսը մասամբ անդրադարձնող հայելի է, որը հայտնի է որպեսելքային հայելիՖոտոնները անդրադարձվում են առաջ և ետ խոռոչի ներսում և ուժեղանում են ուժեղացման միջավայրի հետ փոխազդեցության միջոցով։

Ռեզոնանսային վիճակՌեզոնատորի խոռոչի նախագծումը պետք է համապատասխանի որոշակի պայմանների, օրինակ՝ ապահովել, որ ֆոտոնները խոռոչի ներսում ձևավորեն կանգնած ալիքներ: Սա պահանջում է, որ խոռոչի երկարությունը լինի լազերի ալիքի երկարության բազմապատիկ: Միայն այս պայմաններին համապատասխանող լույսի ալիքները կարող են արդյունավետորեն ուժեղացվել խոռոչի ներսում:

Ելքային ճառագայթՄասամբ անդրադարձնող հայելին թույլ է տալիս ուժեղացված լույսի փնջի մի մասին անցնել՝ ձևավորելով լազերի ելքային փունջը։ Այս փունջն ունի բարձր ուղղորդվածություն, կոհերենտություն և մոնոքրոմատիկություն։.

Եթե ​​ցանկանում եք ավելին իմանալ կամ հետաքրքրված եք լազերներով, խնդրում ենք կապվել մեզ հետ՝

Լումիսփոթ

Հասցե՝ Շիշան շրջան, Ուսի, 214000, Չինաստան, Ֆուրոնգ 3-րդ ճանապարհ, № 99 շենք, 4-րդ շենք

Հեռ․՝ + 86-0510 87381808։

Բջջային՝ + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

Կայք՝ www.lumispot-tech.com