Ба шабакаҳои иҷтимоии мо обуна шавед, то паёми фаврӣ гиред
Лазерҳо, ки санги асосии технологияи муосир мебошанд, ҳарчанд мураккабанд, ҷолибанд. Дар дили онҳо як симфонияи ҷузъҳо ҷойгир аст, ки дар як вақт кор мекунанд, то нури мувофиқ ва пурқувватро тавлид кунанд. Ин блог ба нозукиҳои ин ҷузъҳо, ки бо принсипҳо ва муодилаҳои илмӣ дастгирӣ мешаванд, барои таъмин намудани фаҳмиши амиқтари технологияи лазерӣ.
Андешаҳои пешрафта ба ҷузъҳои системаи лазерӣ: дурнамои техникӣ барои мутахассисон
| Компонент | Функсия | Мисолхо |
| Ба даст овардани миёна | Миёнаи фоида ин маводест, ки дар лазер барои тақвияти нур истифода мешавад. Он ба тақвияти рӯшноӣ тавассути раванди инверсияи аҳолӣ ва эмиссияи ҳавасмандкунанда мусоидат мекунад. Интихоби муҳити фоида хусусияти радиатсияи лазерро муайян мекунад. | Лазерҳои ҳолати сахт: масалан, Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), ки дар барномаҳои тиббӣ ва саноатӣ истифода мешавад.Лазерҳои газӣ: масалан, лазерҳои CO2, ки барои буридан ва кафшер истифода мешаванд.Лазерҳои нимноқил:масалан, диодҳои лазерӣ, ки дар алоқаи нахи оптикӣ ва нишондиҳандаҳои лазерӣ истифода мешаванд. |
| Манбаи насос | Сарчашмаи обкашӣ барои ба даст овардани инверсияи популятсия (манбаи энергия барои инверсияи популятсия) ба муҳити афзоянда энергия медиҳад, ки имкон медиҳад амалиёти лазерӣ. | Насоси оптикӣ: Истифодаи манбаъҳои нури шадид ба монанди чароғҳои дурахш барои насоси лазерҳои ҳолати сахт.Насоси электрикӣ: Ҳаяҷонбахш кардани газ дар лазерҳои газ тавассути ҷараёни барқ.Насоси нимноқилҳо: Истифодаи диодҳои лазерӣ барои интиқол додани муҳити лазерии сахт. |
| Ковокии оптикӣ | Холии оптикӣ, ки аз ду оина иборат аст, рӯшноиро инъикос мекунад, то дарозии роҳи рӯшноиро дар муҳити афзоиш афзоиш диҳад ва ба ин васила тақвияти рӯшноиро афзоиш диҳад. Он механизми аксуламалро барои тақвияти лазерӣ, интихоби хусусиятҳои спектралӣ ва фазоии рӯшноӣ таъмин мекунад. | Холии ҳамворӣ-ҳамворӣ: Дар тадқиқоти лабораторӣ истифода бурда мешавад, сохтори оддӣ.Кохи ҳамворӣ-конкавӣ: Дар лазерҳои саноатӣ маъмул аст, нурҳои баландсифатро таъмин мекунад. Ковокии ҳалқа: Дар тарҳҳои мушаххаси лазерҳои ҳалқавӣ, ба монанди лазерҳои ҳалқаи газ истифода мешавад. |
Миёнаи фоида: пайванди механикаи квантӣ ва муҳандисии оптикӣ
Динамикаи квантӣ дар миёнаравии фоида
Муҳити ба даст овардан дар он ҷоест, ки раванди бунёдии тақвияти рӯшноӣ рух медиҳад, падидае, ки дар механикаи квантӣ реша давондааст. Таъсири мутақобилаи ҳолати энергетикӣ ва зарраҳо дар дохили муҳити атроф аз рӯи принсипҳои эмиссияи ҳавасмандшуда ва инверсияи аҳолӣ танзим карда мешавад. Муносибати муҳими байни шиддатнокии рӯшноӣ (I), шиддати ибтидоӣ (I0), буриши гузариш (σ21) ва ададҳои зарраҳо дар ду сатҳи энергетикӣ (N2 ва N1) бо муодилаи I = I0e^ тавсиф карда мешавад. (σ21(N2-N1)L). Ноил шудан ба инверсияи популятсия, ки дар он N2 > N1, барои амплификация муҳим аст ва санги асосии физикаи лазерӣ мебошад[1].
Се-сатҳи против системаҳои чор-сатҳи
Дар тарҳҳои амалии лазерӣ, маъмулан системаҳои се ва чаҳорсатҳа истифода мешаванд. Системаҳои сесатҳӣ, гарчанде ки соддатаранд, барои ноил шудан ба инверсияи аҳолӣ энергияи бештарро талаб мекунанд, зеро сатҳи поёнии лазерӣ ҳолати заминист. Аз тарафи дигар, системаҳои чаҳорсатҳӣ роҳи муассиртари инверсияи популятсияро бо сабаби таназзули босуръати радиатсионӣ аз сатҳи баландтари энергия пешниҳод мекунанд ва онҳоро дар барномаҳои лазерии муосир бештар паҳн мекунанд[2].
Is Шишаи эрбиумвоситаи фоида?
Бале, шишаи эрбиум дар ҳақиқат як навъи миёнаравест, ки дар системаҳои лазерӣ истифода мешавад. Дар ин замина, "допинг" ба раванди илова кардани миқдори муайяни ионҳои эрбиум (Er³⁺) ба шиша ишора мекунад. Эрбиум як унсури нодири замин аст, ки ҳангоми ворид шудан ба мизбони шишагӣ метавонад нурро тавассути партоби ҳавасмандшуда, як раванди бунёдии лазерӣ пурзӯр кунад.
Шишаи эрбиумӣ махсусан барои истифодаи он дар лазерҳои нахи ва пурқувваткунандаи нах, махсусан дар соҳаи телекоммуникатсионӣ назаррас аст. Он барои ин барномаҳо хеле мувофиқ аст, зеро он нурро дар дарозии мавҷҳои тақрибан 1550 нм ба таври муассир афзоиш медиҳад, ки дарозии мавҷ барои иртиботи нахи оптикӣ аз сабаби талафоти ками он дар нахҳои стандартии кремний мебошад.
Дарэрбиумионҳо нури насосро мегиранд (аксар вақт аз адиоди лазерӣ) ва ба њолатњои энергетикии баланд њаяљон мебошанд. Вақте ки онҳо ба ҳолати энергетикии камтар бармегарданд, онҳо фотонҳоро дар дарозии мавҷҳои лазерӣ мебароранд ва ба раванди лазер мусоидат мекунанд. Ин шишаи эрбиумро ба воситаи самаранок ва ба таври васеъ истифодашаванда дар тарҳҳои гуногуни лазерӣ ва пурқувваткунанда табдил медиҳад.
Блогҳои марбут: Ахбор - Glass Erbium-Doped: Илм & Барномаҳо
Механизмҳои обкашӣ: Қувваи пешбарандаи паси лазерҳо
Равишҳои гуногун барои ноил шудан ба инверсияи аҳолӣ
Интихоби механизми обкашӣ дар тарҳрезии лазерӣ муҳим аст ва ба ҳама чиз аз самаранокӣ то дарозии мавҷ таъсир мерасонад. Насбкунии оптикӣ бо истифода аз манбаъҳои рӯшноии беруна ба монанди лампаҳо ё лазерҳои дигар дар лазерҳои ҳолати сахт ва ранг маъмул аст. Усулҳои разряди электрикӣ одатан дар лазерҳои газӣ истифода мешаванд, дар ҳоле ки лазерҳои нимноқил аксар вақт сӯзандоруи электрониро истифода мебаранд. Самаранокии ин механизмҳои насосӣ, бахусус дар лазерҳои сахти аз диод насосшуда, як маркази муҳими тадқиқоти охирин буда, самаранокӣ ва паймоннокии баландро пешниҳод мекунад.3].
Мулоҳизаҳои техникӣ дар самаранокии насосҳо
Самаранокии раванди обкашӣ як ҷанбаи муҳими тарроҳии лазерӣ буда, ба иҷрои умумӣ ва мувофиқати барнома таъсир мерасонад. Дар лазерҳои ҳолати сахт, интихоби байни лампаҳо ва диодҳои лазерӣ ҳамчун манбаи насос метавонад ба самаранокии система, сарбории гармӣ ва сифати нур таъсир расонад. Ташаккули диодҳои лазерии пуриқтидор ва самарабахш дар системаҳои лазерии DPSS инқилоберо ба амал оварда, имкон медиҳад, ки тарҳҳои паймон ва муассиртар пайдо шаванд[4].
Ковокии оптикӣ: Муҳандисии нури лазерӣ
Тарҳрезии кавита: Санади мувозинати физика ва муҳандисӣ
Холии оптикӣ ё резонатор на танҳо ҷузъи ғайрифаъол, балки иштирокчии фаъол дар ташаккули нури лазерӣ мебошад. Тарҳрезии холигоҳ, аз ҷумла каҷшавӣ ва ҳамворкунии оинаҳо дар муайян кардани устуворӣ, сохтори режим ва баромади лазер нақши ҳалкунанда мебозад. Хона бояд барои баланд бардоштани фоидаи оптикӣ ҳангоми кам кардани талафот тарҳрезӣ карда шавад, ин мушкилотест, ки муҳандисии оптикиро бо оптикаи мавҷӣ муттаҳид мекунад.5.
Шароити ларзиш ва интихоби режим
Барои ба амал омадани ларзиши лазерӣ, фоидае, ки миёнарав таъмин мекунад, бояд аз талафоти дохили холигоҳ зиёд бошад. Ин шарт дар якҷоягӣ бо талаботи суперпозицияи мавҷи когерентӣ, дикта мекунад, ки танҳо режимҳои муайяни тӯлонӣ дастгирӣ карда мешаванд. Фосилаи режим ва сохтори умумии режим аз дарозии физикии холигоҳ ва шохиси шикастани муҳити фоида таъсир мерасонад[6].
Хулоса
Тарҳ ва истифодаи системаҳои лазерӣ доираи васеи принсипҳои физика ва муҳандисиро дар бар мегирад. Аз механикаи квантӣ, ки муҳити фоидаро идора мекунад, то муҳандисии мураккаби холигии оптикӣ, ҳар як ҷузъи системаи лазерӣ дар фаъолияти умумии он нақши муҳим мебозад. Ин мақола як назари ҷаҳони мураккаби технологияи лазериро пешкаш карда, фаҳмишҳоеро пешниҳод мекунад, ки бо фаҳмиши пешрафтаи профессорҳо ва муҳандисони оптикӣ дар ин соҳа мувофиқат мекунанд.
Иқтибосҳо
- 1. Зигман, АЭ (1986). Лазерҳо. Китобҳои илмии донишгоҳ.
- 2. Свелто, О. (2010). Принсипҳои лазерӣ. Спрингер.
- 3. Кохнер, В. (2006). Муҳандисии лазерии сахт. Спрингер.
- 4. Пайпер, Ҷ.А., & Милдрен, RP (2014). Лазерҳои ҳолати сахти диодӣ. Дар китоби «Технологияи лазерй ва истифодабарй» (чилди III). CRC матбуот.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Физикаи лазерӣ. Вайли.
- 6. Silfvast, WT (2004). Асосҳои лазерӣ. Матбуоти Донишгоҳи Кембриҷ.
Вақти фиристодан: Ноябр-27-2023