Барои гирифтани паёмҳои фаврӣ ба шабакаҳои иҷтимоии мо обуна шавед
Лазерҳо, ки пояи технологияи муосир мебошанд, ҳам ҷолибанд, ҳам мураккабанд. Дар қалби онҳо симфонияи ҷузъҳое, ки барои тавлиди нури когерентӣ ва тақвиятшаванда якҷоя кор мекунанд, нуҳуфтааст. Ин блог ба печидагии ин ҷузъҳо, ки бо принсипҳо ва муодилаҳои илмӣ дастгирӣ мешаванд, барои фаҳмиши амиқтари технологияи лазерӣ меомӯзад.
Фаҳмиши пешрафта ба ҷузъҳои системаи лазерӣ: Назари техникӣ барои мутахассисон
| Компонент | Функсия | Мисолҳо |
| Миёна фоида | Муҳити афзоянда маводест, ки дар лазер барои тақвияти рӯшноӣ истифода мешавад. Он тақвияти рӯшноиро тавассути раванди инверсияи популятсия ва партоби ангезанда осон мекунад. Интихоби муҳити афзоянда хусусиятҳои радиатсионии лазерро муайян мекунад. | Лазерҳои ҳолати сахтмасалан, Nd:YAG (Гарнати алюминии иттрий бо неодим), ки дар соҳаҳои тиббӣ ва саноатӣ истифода мешавад.Лазерҳои газӣмасалан, лазерҳои CO2, ки барои буридан ва кафшер истифода мешаванд.Лазерҳои нимноқилӣ:масалан, диодҳои лазерӣ, ки дар алоқаи нахи оптикӣ ва нишондиҳандаҳои лазерӣ истифода мешаванд. |
| Манбаи насосӣ | Манбаи насосӣ ба муҳити тақвиятдиҳанда энергия медиҳад, то инверсияи популятсия (манбаи энергия барои инверсияи популятсия)-ро ба даст орад ва кори лазерро имконпазир созад. | Насосгирии оптикӣИстифодаи манбаъҳои рӯшноии шадид ба монанди чароғҳои флешдор барои интиқоли лазерҳои сахтҳол.Насосҳои барқӣ: Ҳаяҷоноварии газ дар лазерҳои газӣ тавассути ҷараёни барқ.Насосгирии нимноқилҳоИстифодаи диодҳои лазерӣ барои насос кардани муҳити лазерии сахтҳол. |
| Ковокии оптикӣ | Ковокии оптикӣ, ки аз ду оина иборат аст, рӯшноиро инъикос мекунад, то дарозии роҳи рӯшноиро дар муҳити тақвияткунанда зиёд кунад ва бо ин васила тақвияти рӯшноиро беҳтар созад. Он механизми бозгаштро барои тақвияти лазерӣ фароҳам меорад ва хусусиятҳои спектрӣ ва фазоии рӯшноиро интихоб мекунад. | Ковокии ҳамвор-ҳамвор: Дар таҳқиқоти лабораторӣ истифода мешавад, сохтори оддӣ.Ковокии ҳамвор-қаърӣ: Дар лазерҳои саноатӣ маъмул аст, нурҳои баландсифатро таъмин мекунад. Ковокии ҳалқавӣ: Дар тарҳҳои мушаххаси лазерҳои ҳалқавӣ, ба монанди лазерҳои гази ҳалқавӣ, истифода мешавад. |
Воситаи фоидаовар: Муносибати механикаи квантӣ ва муҳандисии оптикӣ
Динамикаи квантӣ дар муҳити афзоиш
Муҳити афзоянда ҷоест, ки раванди асосии тақвияти рӯшноӣ ба амал меояд, ки падидаи реша дар механикаи квантӣ дорад. Таъсири мутақобилаи байни ҳолатҳои энергетикӣ ва зарраҳо дар дохили муҳит аз рӯи принсипҳои партоби ангезанда ва инверсияи популятсия идора карда мешавад. Муносибати муҳим байни шиддати рӯшноӣ (I), шиддати ибтидоӣ (I0), буриши гузариш (σ21) ва рақамҳои зарраҳо дар ду сатҳи энергетикӣ (N2 ва N1) бо муодилаи I = I0e^(σ21(N2-N1)L тавсиф карда мешавад. Ноил шудан ба инверсияи популятсия, ки дар он N2 > N1 аст, барои тақвият муҳим аст ва санги асосии физикаи лазерӣ мебошад.1].
Системаҳои сесатҳӣ ва чорсатҳӣ
Дар тарҳҳои амалии лазерӣ, системаҳои сесатҳӣ ва чорсатҳӣ маъмулан истифода мешаванд. Системаҳои сесатҳӣ, гарчанде соддатар бошанд ҳам, барои ноил шудан ба инверсияи популятсия энергияи бештарро талаб мекунанд, зеро сатҳи пасти лазер ҳолати асосӣ аст. Аз тарафи дигар, системаҳои чорсатҳӣ роҳи самараноктарро барои инверсияи популятсия пешниҳод мекунанд, ки ин онҳоро дар барномаҳои муосири лазерӣ бештар маъмул мегардонад.2].
Is Шишаи бо эрбий омехташудавоситаи фоидаовар?
Бале, шишаи бо эрбий легиршуда дар ҳақиқат як навъи муҳити тақвиятдиҳанда аст, ки дар системаҳои лазерӣ истифода мешавад. Дар ин замина, "легиркунӣ" ба раванди илова кардани миқдори муайяни ионҳои эрбий (Er³⁺) ба шиша ишора мекунад. Эрбий як унсури нодири заминӣ аст, ки ҳангоми дохил кардан ба мизбони шишагӣ, метавонад рӯшноиро тавассути партоби ангезанда самаранок тақвият диҳад, ки ин раванди асосӣ дар кори лазер аст.
Шишаи бо эрбий легиршуда махсусан барои истифодаи он дар лазерҳои нахӣ ва тақвиятдиҳандаҳои нахӣ, махсусан дар саноати телекоммуникатсия, қобили таваҷҷӯҳ аст. Он барои ин барномаҳо хеле мувофиқ аст, зеро он рӯшноиро дар дарозии мавҷҳои тақрибан 1550 нм самаранок тақвият медиҳад, ки ин дарозии мавҷи калидӣ барои алоқаи нахи оптикӣ мебошад, зеро он аз сабаби талафоти кам дар нахҳои стандартии кремний мебошад.
Дарэрбийионҳо нури насосро фурӯ мебаранд (аксар вақт аздиоди лазерӣ) ва ба ҳолатҳои баланди энергия ҳаяҷон доранд. Вақте ки онҳо ба ҳолати пасттари энергия бармегарданд, онҳо фотонҳоро дар дарозии мавҷи лазерӣ мебароранд ва ба раванди лазерӣ мусоидат мекунанд. Ин шишаи бо эрбий легиршударо ба як муҳити пуриқтидор ва васеъ истифодашаванда дар тарҳҳои гуногуни лазерӣ ва тақвиятдиҳанда табдил медиҳад.
Блогҳои марбут: Хабарҳо - Шишаи бо эрбий омехташуда: Илм ва татбиқ
Механизмҳои насосӣ: Қувваи пешбарандаи лазерҳо
Роҳҳои гуногун барои ноил шудан ба инверсияи аҳолӣ
Интихоби механизми насоскунӣ дар тарҳрезии лазер муҳим буда, ба ҳама чиз аз самаранокӣ то дарозии мавҷи баромад таъсир мерасонад. Насоскунии оптикӣ, ки бо истифода аз манбаъҳои рӯшноии беруна, ба монанди чароғҳои флеш ё дигар лазерҳо, дар лазерҳои сахт ва рангӣ маъмул аст. Усулҳои разряди барқӣ одатан дар лазерҳои газӣ истифода мешаванд, дар ҳоле ки лазерҳои нимноқилӣ аксар вақт аз тазриқи электрон истифода мебаранд. Самаранокии ин механизмҳои насоскунӣ, бахусус дар лазерҳои сахти насосшаванда бо диод, самти муҳими таҳқиқоти ахир буда, самаранокӣ ва паймонияти баландтарро пешниҳод мекунад.3].
Мулоҳизаҳои техникӣ дар самаранокии насосӣ
Самаранокии раванди насоскунӣ ҷанбаи муҳими тарҳрезии лазер буда, ба самаранокии умумӣ ва мувофиқати татбиқ таъсир мерасонад. Дар лазерҳои сахтҳол, интихоби байни чароғҳои флешдор ва диодҳои лазерӣ ҳамчун манбаи насос метавонад ба самаранокии система, бори гармӣ ва сифати шуоъ таъсири назаррас расонад. Рушди диодҳои лазерии баландқувват ва самаранок дар системаҳои лазерии DPSS инқилоб эҷод кард ва имкон дод, ки тарҳҳои фишурдатар ва самараноктар ба даст оварда шаванд.4].
Ковокии оптикӣ: Муҳандисии нури лазерӣ
Тарроҳии ковокӣ: Санади мувозинати физика ва муҳандисӣ
Ковокии оптикӣ ё резонатор на танҳо як ҷузъи ғайрифаъол, балки иштирокчии фаъол дар ташаккули нури лазер мебошад. Тарроҳии ковокии оптикӣ, аз ҷумла каҷравӣ ва ҳамоҳангии оинаҳо, дар муайян кардани устуворӣ, сохтори режим ва баромади лазер нақши муҳим мебозад. Ковокии оптикӣ бояд тавре тарҳрезӣ карда шавад, ки фоидаи оптикиро афзоиш диҳад ва дар айни замон талафотро кам кунад, ки ин мушкилест, ки муҳандисии оптикиро бо оптикаи мавҷӣ муттаҳид мекунад.5.
Шароити ларзиш ва интихоби режим
Барои ба амал омадани ларзиши лазер, афзоиши аз ҷониби муҳит таъминшуда бояд аз талафот дар дохили ковокӣ зиёдтар бошад. Ин шарт, дар якҷоягӣ бо талаботи суперпозитсияи мавҷҳои когерентӣ, талаб мекунад, ки танҳо режимҳои муайяни тӯлонӣ дастгирӣ карда шаванд. Фосилаи режим ва сохтори умумии режим аз дарозии физикии ковокӣ ва нишондиҳандаи шикасти муҳити афзоиши таъсир мегиранд.6].
Хулоса
Тарроҳӣ ва кори системаҳои лазерӣ доираи васеи принсипҳои физика ва муҳандисиро дар бар мегирад. Аз механикаи квантӣ, ки муҳити тақвиятро идора мекунад то муҳандисии мураккаби ковокии оптикӣ, ҳар як ҷузъи системаи лазерӣ дар фаъолияти умумии он нақши муҳим мебозад. Ин мақола нигоҳе ба ҷаҳони мураккаби технологияи лазерӣ фароҳам оварда, фаҳмишҳоеро пешниҳод мекунад, ки бо фаҳмиши пешрафтаи профессорон ва муҳандисони оптикӣ дар ин соҳа ҳамоҳанганд.
Адабиёт
- 1. Зигман, АЭ (1986). Лазерҳо. Китобҳои илмии донишгоҳ.
- 2. Свелто, О. (2010). Принсипҳои лазерҳо. Springer.
- 3. Кохнер, В. (2006). Муҳандисии лазерии ҳолати сахт. Springer.
- 4. Пайпер, Ҷ.А. ва Милдрен, Р.П. (2014). Лазерҳои ҳолати сахти бо насоси диодӣ. Дар Дастури технология ва татбиқи лазер (Ҷилди III). CRC Press.
- 5. Милонни, П.В. ва Эберли, Ҷ.Ҳ. (2010). Физикаи лазерӣ. Вайли.
- 6. Силфваст, ВТ (2004). Асосҳои лазерӣ. Нашриёти Донишгоҳи Кембриҷ.
Вақти нашр: 27 ноябри соли 2023