Laser kiinteä: toimintaperiaatteet, sovellus

Tämä artikkeli osoittaa, mitkä ovat lähteet monokromaattista säteilyä ja mitkä ovat edut kidelaser muuntyyppisiin. Täällä meille kerrotaan, kuinka on johdonmukaiset säteilyn, miksi pulssi laitteen tehokkaampia, mitä tarvitaan kaiverrus. Siellä pidetään myös kolmen vaadittavan laser elementti ja miten se toimii.

bändi teoria

Ennen kuin voimme puhua siitä, miten toimia laser (solid state, esimerkiksi), kannattaa harkita joitakin fyysinen malli. Koulusta oppitunteja muistetaan, että elektronit tuman ympärillä on järjestetty erityisiä kiertoradat tai energian tasoilla. Jos käytössämme ole yksi atomi, ja paljon, eli pidämme tahansa kolmiulotteisen kotelon, on yksi ongelma.

Mukaan Paulin periaate, tässä runko yksi ja sama energia voi olla vain yksi elektroni. Näin pienimmätkin viljan sisältää suuren määrän atomeja. Luonto on tässä tapauksessa havaittu erittäin siro poistua - energia kunkin elektronin energia eroaa vieressä hyvin pieni, lähes huomaamaton määrä. Tällöin kaikki elektronit yhden tason "painetaan" yhdeksi energia bändi. Alue, jossa sijaitsevat kauimpana ydin elektronit, kutsutaan valenssi. Seuraa hänen alueella on enemmän energiaa. Se elektronit liikkuvat vapaasti, ja sitä kutsutaan johtuminen bändi.

Päästöjen ja imeytyminen

Mikä tahansa laserin (solid-state-, kaasu, kemiallinen) toimii periaatteita elektronin siirtymistä vyöhykkeeltä toiselle. Jos keho altistuu valolle, fotoni elektroni antaa tarpeeksi virtaa hän oli enemmän energiaa tilaan. Käänteisesti, kun elektroneja siirretään johtuminen bändi: n valenssia, se emittoi fotonin. Jos materiaali on puolijohde tai eriste, valenssi ja johtuminen bändi erotetaan välein, jossa ei ole tasolla. Näin ollen elektronit voivat olla siellä. Tämä aikaväli on nimeltään välisen aukon. Jos fotonin energia on riittävä, elektronit hypätä voittaa tämän välin.

sukupolvi

Toimintaperiaate on kidelaser perustuu siihen, että aine kielletty vyöhyke on luotu ns käänteinen kerros. Electron elinikä tällä tasolla on korkeampi kuin oleskelun aikana johtavuusvyölle. Siten tietyn ajan sen "kerääntyä" elektroneja. Tätä kutsutaan populaatioinversio. Kun tämä taso on pistekatkoviivoilla elektroneja, fotoni kulkee halutun aallonpituuden, se aiheuttaa tuottamista samanaikaisesti suuri määrä identtisiä pituus ja vaihe valonsäteet. Että on, elektronit ovat vyöry kaikki kerralla perustilaan, tuottaa säteen monokromaattisten fotonien riittävän suuri teho. On syytä huomata, että suurin ongelma ensimmäisen laserin kehittämisessä oli löytää sellainen yhdistelmä aineista, joista olisi mahdollista populaatioinversio yhden tason. Ensimmäisen työväliaineen seostamattomasta teräksestä rubiini.

Koostumus laser

Kidelaser tärkeimmistä komponenteista on erilainen kuin muut lajit. Työfluidin, jossa populaatioinversio yhden tason, valaistaan valonlähteen. Sitä kutsutaan pumppaus. se voi usein olla normaali hehkulamppu tai kaasupurkausputki. Kaksi rinnakkaista ulkoneva pää työnesteen (solid-state-laser kide olettaa, kaasu - tyhjiö-ilmakehä) muodostavat peilijärjestel-, tai optinen resonaattori. Se kerääntyy palkin vain ne fotonit, jotka ovat yhdensuuntaisia pistorasiaan. Pumpataan puolijohdelasereissa tyypillisesti tapahtuu flash-lamput.

Erilaiset puolijohdelasereissa

Tilasta riippuen lasersäteen teho erottaa jatkuva ja laserit. Jokainen niistä on käytetty ja on omat erityispiirteensä. Suurin ero - pulssi puolijohdelasereissa on suurempi kapasiteetti. Koska jokaisen laukauksen fotonit, kuten "kasaantuu", sitten yksi pulssi pystyy toimittamaan enemmän energiaa kuin jatkuva värähtely saman ajan. Mitä pienempi pulssin kestää, sitä tehokkaampi jokainen "shot". Tällä hetkellä se on teknisesti mahdollista rakentaa femtosekuntilaserin. Yksi sen pulssin kestää noin 10 ^-15 sekuntia. Tällainen riippuvuus on liittyy siihen, että väestö käänteisen prosessien kuten edellä on kuvattu kestää erittäin hyvin pieni. Mitä pidempi tarvitse odottaa, ennen kuin "ampua" laser, sitä enemmän elektronit ehtivät poistua ylösalaisin tasolla. Näin ollen pienentyneen pitoisuuden ja fotonin energian ulos tulevan säteen.

laserkaiverrus

Kuviot pinnalla metalli ja lasi kohteita koristeltu ihmisen arkea. Niitä voidaan käyttää mekaanisesti, kemiallisesti tai laserin. Jälkimmäinen menetelmä on moderni. Sen etuja verrattuna muihin menetelmiin seuraavasti. Koska suora vaikutus työtasolla ei ole läsnä, se on lähes mahdotonta vahingoittaa asia hakuprosessiin kuvio tai merkintä. Lasersäde palaa erittäin matala ura: pinta, johon on kaiverrettu edelleen sileä ja, näin ollen, asia ei ole vaurioitunut ja se kestää kauemmin. Kun kyseessä on metalli lasersäteen muuttaa erittäin aineen rakennetta, ja sanat eivät haalistu monta vuotta. Jos asia käyttää huolellisesti, ei upota sitä happoa tai muuttaa muotoaan, niin useiden sukupolvien kuvio se tarkasti säilynyt. Laserkaiverrus on parasta valita kiinteän olomuodon kytkentä kahdesta syystä: prosessien kiintoaineita on helpompi hallita, ja se on optimaalinen suhde tuotantoon ja hintoihin.

asennus

Kaiverrus, on olemassa erityisiä asennusta. Lisäksi suoraan laser, ne koostuvat mekaanisen oppaan, jossa laser liikkuu, ja valvontalaitteet (tietokone). Laser konetta käytetään monilla aloilla ihmisen toiminnasta. Yllä puhuimme koristelu jokapäiväistä kohteita. Rekisteröity ruokailuvälineet, sytyttimet, silmälasit, kellot pitkään pysyy perheessä ja muistutetaan iloista.

Kuitenkin ei vain kotimaan lisäksi myös teollisuustuotteiden vaativat laserkaiverrus. Suuria laitoksia, kuten autojen, julkaisi yksityiskohdat valtava määrä: satoja tuhansia tai miljoonia. Kukin kohta on merkittävä - milloin ja kuka sen loi. Parempi tapa kuin laserkaiverrus, löytää ei, julkaisun aikaan, käyttöikä on pitkä jopa liikkuvia osia, mikä lisäsi riskiä hankausta. Laser kone, tässä tapauksessa, on tunnusomaista suuri kapasiteetti ja turvallisuus. Loppujen lopuksi, jos kaiverrus ainakin murto-prosentin muutos ominaisuudet metalliosat, se voi reagoida eri ulkoisiin ärsykkeisiin. Esimerkiksi tauon pisteen soveltamisen kirjoitus. Kuitenkin kotona käytettävät yksinkertaisempaa ja halvempaa asennus.