Laser rắn: điều hành nguyên tắc, ứng dụng

Bài viết này cho thấy các nguồn bức xạ đơn sắc và những lợi thế của một laser trạng thái rắn so với các loại khác là gì là gì. Ở đây chúng ta đang nói như thế nào có một thế hệ của bức xạ mạch lạc, tại sao thiết bị xung mạnh hơn, những gì cần thiết khắc. Ngoài ra còn được coi là ba yếu tố tia laser cần thiết và làm thế nào nó hoạt động.

lý thuyết ban nhạc

Trước khi chúng ta nói về cách sử dụng laser (trạng thái rắn, chẳng hạn), bạn nên xem xét một số các mô hình vật lý. Từ bài học học một nhớ rằng các electron xung quanh hạt nhân được sắp xếp theo quỹ đạo cụ thể hoặc mức năng lượng. Nếu theo ý của chúng tôi không phải là một nguyên tử, và rất nhiều, có nghĩa là, chúng ta xem xét bất kỳ cơ thể ba chiều, có một vấn đề.

Theo nguyên tắc Pauli, trong cơ thể này với một và cùng năng lượng có thể chỉ có một electron. Như vậy ngay cả những hạt nhỏ có chứa một số lượng lớn các nguyên tử. Thiên nhiên đã tìm thấy trong trường hợp này cảnh rất duyên dáng - năng lượng của mỗi electron năng lượng khác nhau từ một tiếp giáp với một số lượng rất nhỏ, gần như không thể nhận rỏ. Trong trường hợp này tất cả các electron của một mức độ "ép" vào một ban nhạc năng lượng duy nhất. Một lĩnh vực mà nằm xa nhất từ các electron lõi, được gọi là hóa trị. Làm theo khu vực của mình có một năng lượng cao hơn. Nó electron chuyển động tự do, và nó được gọi là vùng dẫn.

Khí thải và hấp thụ

Bất kỳ laser (solid-state, gas, hóa chất) hoạt động trên các nguyên tắc của chuyển electron từ một khu vực khác. Nếu cơ thể bạn đang tiếp xúc với ánh sáng, các photon để một electron mang lại đủ sức mạnh để ông ở trong một trạng thái năng lượng cao hơn. Ngược lại, khi một electron được chuyển từ vùng dẫn đến hóa trị, nó phát ra một photon. Nếu tài liệu là một chất bán dẫn hoặc vật liệu cách điện, hóa trị và vùng dẫn được ngăn cách bởi một khoảng thời gian trong đó không có cấp độ. Theo đó, các electron không thể có mặt ở đó. Khoảng thời gian này được gọi là vùng cấm. Nếu photon có đủ năng lượng, các electron nhảy vượt qua khoảng thời gian này.

thế hệ

Nguyên tắc hoạt động của laser trạng thái rắn được dựa trên thực tế là các chất trong vùng cấm được tạo ra một lớp ngược cái gọi là. Electron đời ở cấp độ này cao hơn trong thời gian ở vùng dẫn. Như vậy, trong một thời gian nhất định vào nó "tích lũy" electron. Đây được gọi là nghịch đảo dân cư. Khi mức này bởi các electron rải rác, các photon đi bước sóng mong muốn, nó gây ra các thế hệ đồng thời của một số lượng lớn các chiều dài giống hệt nhau và pha của sóng ánh sáng. Đó là, các electron là trận tuyết lở tất cả cùng một lúc để các trạng thái cơ bản, tạo ra một chùm photon đơn sắc công suất đủ cao. Cần lưu ý rằng vấn đề chính của sự phát triển laser đầu tiên là để tìm thấy như một sự kết hợp của các chất mà sẽ có thể đảo ngược dân số của một trong những cấp độ. Các hợp kim trung bình thép ruby đầu tiên làm việc.

Thành phần của laser

tia laser trạng thái rắn trên các thành phần chính là khác biệt so với các loài khác. Chất lỏng hoạt động, trong đó đảo ngược dân số của một trong những cấp độ, được chiếu sáng bởi một nguồn ánh sáng. Nó được gọi là bơm. nó thường có thể là một bóng đèn sợi đốt thông thường hoặc một ống xả khí. Hai song song mở rộng cuối của chất lỏng làm việc (tinh thể laser trạng thái rắn giả, khí đốt - một bầu không khí chân không) tạo thành một hệ thống gương, hay một cộng hưởng quang học. Nó thu thập trong chùm chỉ những photon mà song song với ổ cắm. Bơm laser trạng thái rắn thường xảy ra qua đèn flash.

Các loại laser trạng thái rắn

Tùy thuộc vào phương thức sản lượng chùm tia laser phân biệt laser liên tục và xung. Mỗi trong số họ được sử dụng và có những đặc điểm riêng của mình. Sự khác biệt chính - xung laser trạng thái rắn có công suất cao hơn. Kể từ khi cho mỗi cảnh quay photon như "chồng chất", sau đó một xung có thể cung cấp năng lượng cao hơn so với dao động liên tục trong khoảng thời gian tương tự. Nhỏ hơn xung kéo dài, mạnh hơn mỗi "shot". Tại thời điểm này, nó là công nghệ có thể xây dựng một tia laser femto giây. Một trong những xung của nó kéo dài khoảng 10 ^-15 giây. phụ thuộc như vậy có liên quan đến thực tế là dân số của các quá trình ngược như mô tả ở trên kéo dài rất rất nhỏ. Càng dài cần phải chờ đợi trước khi bạn "bắn" laser, các electron hơn có thời gian để rời khỏi mức đảo ngược. Theo đó, giảm sự tập trung và năng lượng photon của chùm đầu ra.

khắc laser

Các hoa văn trên bề mặt của mặt hàng kim loại và thủy tinh trang trí với cuộc sống hàng ngày của một người. Họ có thể được áp dụng một cách máy móc, hóa học hoặc bằng laser. Phương pháp thứ hai là hiện đại nhất. lợi thế của mình so với các phương pháp khác như sau. Kể từ khi tác động trực tiếp trên bề mặt làm việc là không có mặt, đó là hầu như không thể làm hỏng điều trong quá trình áp dụng một mô hình hoặc ghi. Các bỏng chùm tia laser rất nông rãnh: bề mặt được chạm khắc với những gì còn lại mịn và, do đó, điều không bị hư hỏng và sẽ kéo dài lâu hơn. Trong trường hợp của chùm tia laser kim loại thay đổi cấu trúc của vật chất, và những lời sẽ không phai trong nhiều năm. Nếu điều sử dụng một cách cẩn thận, đừng đắm nó trong axit hoặc biến dạng, sau đó nhiều thế hệ người mẫu trên đó được bảo quản một cách chính xác. khắc laser là tốt nhất để chọn một trạng thái rắn chuyển vì hai lý do: các quá trình trong chất rắn được dễ dàng hơn để quản lý, và nó là tối ưu cho tỷ lệ sản lượng và giá cả.

cài đặt

Khắc, có cài đặt đặc biệt. Ngoài tia laser trực tiếp, họ bao gồm một hướng dẫn cơ khí, trong đó di chuyển laser, thiết bị giám sát (máy tính). máy laser được sử dụng trong nhiều lĩnh vực hoạt động của con người. Trên chúng tôi nói chuyện về trang trí vật dụng hàng ngày. Đăng ký dao kéo, bật lửa, kính, đồng hồ trong một thời gian dài sẽ ở lại trong gia đình và sẽ được nhắc nhở về những khoảnh khắc hạnh phúc.

Tuy nhiên, không chỉ hàng trong nước mà còn công nghiệp đòi hỏi khắc laser. các nhà máy lớn, như ô tô, công bố chi tiết về con số khổng lồ: hàng trăm ngàn hay hàng triệu người. Mỗi mục phải được đánh dấu - khi nào và người tạo ra nó. cách tốt hơn so với khắc laser, để tìm thuốc, thời gian phát hành, tuổi thọ sẽ dài ngay cả đối với các bộ phận chuyển động, trong đó tăng nguy cơ mài mòn. máy laser, trong trường hợp này phải được đặc trưng bởi năng lực và độ an toàn cao. Xét cho cùng, nếu khắc ít nhất một phần nhỏ của một sự thay đổi phần trăm các thuộc tính của bộ phận kim loại, nó có thể phản ứng khác nhau với các kích thích bên ngoài. Ví dụ, một break ở thời điểm áp dụng các dòng chữ. Tuy nhiên, thích hợp cho sử dụng trong nước đơn giản và lắp đặt rẻ hơn.