Барои гирифтани паёмҳои фаврӣ ба шабакаҳои иҷтимоии мо обуна шавед
Дар асл, насоскунии лазерӣ раванди пурқувват кардани муҳит барои ноил шудан ба ҳолате мебошад, ки он метавонад нури лазерӣ барорад. Ин одатан бо роҳи ворид кардани нур ё ҷараёни электрикӣ ба муҳит, ангехтани атомҳои он ва ба вуҷуд овардани партоби нури когерентӣ анҷом дода мешавад. Ин раванди асосӣ аз замони пайдоиши аввалин лазерҳо дар нимаи асри 20 ба таври назаррас таҳаввул ёфтааст.
Гарчанде ки аксар вақт бо муодилаҳои суръат моделсозӣ карда мешавад, насоскунии лазерӣ асосан як раванди механикии квантӣ аст. Он таъсири мутақобилаи мураккаби байни фотонҳо ва сохтори атомӣ ё молекулавии муҳити тақвиятро дар бар мегирад. Моделҳои пешрафта падидаҳоеро ба монанди лаппишҳои Раби баррасӣ мекунанд, ки фаҳмиши муфассалтари ин таъсири мутақобиларо таъмин мекунанд.
Насоскунии лазерӣ равандест, ки дар он энергия, одатан дар шакли рӯшноӣ ё ҷараёни барқӣ, ба муҳити афзояндаи лазерӣ дода мешавад, то атомҳо ё молекулаҳои онро ба ҳолатҳои баланди энергия баланд бардорад. Ин интиқоли энергия барои ноил шудан ба инверсияи популятсия, ҳолате, ки дар он зарраҳои бештар нисбат ба ҳолати пасттари энергия ангехта мешаванд, муҳим аст, ки ба муҳити атроф имкон медиҳад, ки рӯшноиро тавассути партоби ангезанда афзоиш диҳад. Ин раванд таъсири мутақобилаи мураккаби квантиро дар бар мегирад, ки аксар вақт тавассути муодилаҳои суръат ё чаҳорчӯбаҳои пешрафтаи механикии квантӣ модел карда мешаванд. Ҷанбаҳои асосӣ интихоби манбаи насос (ба монанди диодҳои лазерӣ ё чароғҳои разрядӣ), геометрияи насос (насоскунии паҳлӯӣ ё нӯгӣ) ва беҳсозии хусусиятҳои рӯшноии насос (спектр, шиддат, сифати шуоъ, поляризатсия) барои мувофиқат бо талаботи мушаххаси муҳити афзояндаро дар бар мегиранд. Насоскунии лазерӣ дар намудҳои гуногуни лазер, аз ҷумла лазерҳои сахтҳол, нимноқил ва газӣ, асосӣ буда, барои кори самаранок ва муассири лазер муҳим аст.
Намудҳои лазерҳои оптикӣ бо насос
1. Лазерҳои сахти дорои изоляторҳои легиршуда
· Шарҳи мухтасар:Ин лазерҳо аз муҳити изолятсионӣ истифода мебаранд ва барои энергия додани ионҳои фаъоли лазер ба насоси оптикӣ такя мекунанд. Мисоли маъмул неодим дар лазерҳои YAG мебошад.
·Тадқиқоти охирин:Дар таҳқиқоти А. Антипов ва ҳамкоронаш лазери наздики инфрасурхи сахт барои насоскунии оптикии мубодилаи спин баррасӣ шудааст. Ин таҳқиқот пешрафтҳоро дар технологияи лазери сахт, бахусус дар спектри наздики инфрасурх, ки барои барномаҳо ба монанди аксбардории тиббӣ ва телекоммуникатсия муҳим аст, нишон медиҳад.
Мутолиаи иловагӣ:Лазери сахти наздики инфрасурх барои насоси оптикии ивазкунандаи чархзанӣ
2. Лазерҳои нимноқилӣ
·Маълумоти умумӣ: Лазерҳои нимноқилӣ, ки одатан бо насоси барқӣ кор мекунанд, инчунин метавонанд аз насоси оптикӣ баҳра баранд, хусусан дар барномаҳое, ки равшании баландро талаб мекунанд, ба монанди лазерҳои нурафканандаи сатҳи амудии берунии ковокии амудӣ (VECSELs).
·Таҳаввулоти охирин: Кори У. Келлер оид ба шонаҳои басомади оптикӣ аз лазерҳои сахти ултратез ва нимноқилҳо фаҳмиши тавлиди шонаҳои басомади устуворро аз лазерҳои сахти ҳолати сахт ва нимноқилҳои бо диод пуршаванда фароҳам меорад. Ин пешрафт барои истифода дар метрологияи басомади оптикӣ муҳим аст.
Мутолиаи иловагӣ:Шонаҳои басомади оптикӣ аз лазерҳои ултратези сахт ва нимноқилҳо
3. Лазерҳои газӣ
·Насосдиҳии оптикӣ дар лазерҳои газӣ: Баъзе намудҳои лазерҳои газӣ, ба монанди лазерҳои буғии ишқорӣ, аз насоскунии оптикӣ истифода мебаранд. Ин лазерҳо аксар вақт дар барномаҳое истифода мешаванд, ки ба манбаъҳои рӯшноии когерентӣ бо хосиятҳои мушаххас ниёз доранд.
Манбаъҳо барои насоси оптикӣ
Лампаҳои разрядӣЛампаҳои разрядӣ, ки дар лазерҳои бо лампаҳо насосшаванда маъмуланд, барои қувваи баланд ва спектри васеъ истифода мешаванд. Ю.А. Мандрико ва ҳамкоронаш модели қувваи тавлиди разрядҳои камони импулсиро дар муҳитҳои фаъоли лампаҳои ксенони оптикии насоскунандаи лазерҳои сахтҳаҷм таҳия карданд. Ин модел ба беҳтар кардани кори лампаҳои насоскунандаи импулсӣ, ки барои кори самараноки лазер муҳим аст, мусоидат мекунад.
Диодҳои лазерӣ:Диодҳои лазерӣ, ки дар лазерҳои бо насоси диодӣ истифода мешаванд, бартариҳои ба монанди самаранокии баланд, андозаи паймон ва қобилияти танзими дақиқро пешниҳод мекунанд.
Мутолиаи иловагӣ:диоди лазерӣ чист?
Чароғҳои флешдорЧароғҳои флешдор манбаъҳои рӯшноии шадид ва васеъспектрӣ мебошанд, ки одатан барои кашидани лазерҳои сахтҳол, ба монанди лазерҳои рубинӣ ё Nd:YAG, истифода мешаванд. Онҳо таркиши баланди рӯшноиро таъмин мекунанд, ки муҳити лазерро ба ҳаяҷон меорад.
Чароғҳои камоншаклЧароғҳои камоншакл монанд ба чароғҳои флешдор, аммо барои кори пайваста тарҳрезӣ шудаанд, манбаи устувори нури шадидро пешниҳод мекунанд. Онҳо дар барномаҳое истифода мешаванд, ки кори лазерии мавҷи пайваста (CW) талаб карда мешавад.
Диодҳои рӯшноӣ (LED)Гарчанде ки LED-ҳо ба мисли диодҳои лазерӣ маъмул нестанд, онҳо метавонанд барои насоскунии оптикӣ дар баъзе барномаҳои камқувват истифода шаванд. Онҳо аз сабаби мӯҳлати дароз, арзиши паст ва мавҷудияташон дар дарозии мавҷҳои гуногун бартарӣ доранд.
Нури офтобДар баъзе аз таҷҳизоти таҷрибавӣ, нури офтоби мутамарказ ҳамчун манбаи насос барои лазерҳои бо насоси офтобӣ коркунанда истифода шудааст. Ин усул энергияи офтобро истифода мебарад ва онро ба як манбаи барқароршаванда ва камхарҷ табдил медиҳад, гарчанде ки он дар муқоиса бо манбаъҳои сунъии рӯшноӣ камтар идорашаванда ва камтар шиддатнок аст.
Диодҳои лазерии пайвастшудаи нахӣ: Ин диодҳои лазерӣ мебошанд, ки ба нахҳои оптикӣ пайваст карда шудаанд, ки нури насосро ба муҳити лазер самараноктар мерасонанд. Ин усул махсусан дар лазерҳои нахӣ ва дар ҳолатҳое муфид аст, ки интиқоли дақиқи нури насос муҳим аст.
Лазерҳои дигарБаъзан, як лазер барои насос кардани лазери дигар истифода мешавад. Масалан, лазери Nd: YAG-и дукаратаи басомад метавонад барои насос кардани лазери ранг истифода шавад. Ин усул аксар вақт вақте истифода мешавад, ки барои раванди насоскунӣ дарозии мавҷҳои мушаххас лозим аст, ки бо истифода аз манбаъҳои анъанавии рӯшноӣ ба осонӣ ба даст оварда намешавад.
Лазери сахти ҳолати бо диод насосшуда
Манбаи ибтидоии энергияРаванд бо лазери диодӣ оғоз мешавад, ки ҳамчун манбаи насос хизмат мекунад. Лазерҳои диодӣ барои самаранокӣ, андозаи хурд ва қобилияти баровардани нур дар дарозии мавҷҳои муайян интихоб карда мешаванд.
Чароғи насосӣ:Лазери диодӣ нуреро мебарорад, ки онро муҳити пурқувваткунандаи сахт ҷаббида мегирад. Дарозии мавҷи лазери диодӣ барои мувофиқат бо хусусиятҳои ҷабби муҳити пурқувваткунанда танзим карда мешавад.
Ҳолати сахтМиёна фоида
Мавод:Муҳити тақвиятдиҳанда дар лазерҳои DPSS одатан маводи сахти ҳолати ба монанди Nd:YAG (Гарнати иттрийи алюминийи легиршуда бо неодим), Nd:YVO4 (Гарнати иттрийи ортованадати бо неодим легиршуда) ё Yb:YAG (Гарнати иттрийи алюминийи легиршуда бо неодим) мебошад.
Допинг:Ин маводҳо бо ионҳои нодирзаминӣ (ба монанди Nd ё Yb), ки ионҳои фаъоли лазер мебошанд, легир карда шудаанд.
Ҷабби энергия ва ангезиш:Вақте ки нури насос аз лазери диод ба муҳити тақвияткунанда ворид мешавад, ионҳои нодирзамин ин энергияро ҷаббида, ба ҳолатҳои баландтари энергия ангехта мешаванд.
Инверсияи аҳолӣ
Ноил шудан ба инверсияи аҳолӣ:Калиди амали лазерӣ ноил шудан ба инверсияи популятсия дар муҳити тақвиятдиҳанда мебошад. Ин маънои онро дорад, ки ионҳои бештар дар ҳолати ангехта нисбат ба ҳолати асосӣ қарор доранд.
Партовҳои ҳавасмандгардонидашуда:Пас аз ба даст овардани инверсияи популятсия, ворид кардани фотоне, ки ба фарқияти энергия байни ҳолатҳои ангехташуда ва заминӣ мувофиқат мекунад, метавонад ионҳои ангехташударо барои бозгашт ба ҳолати заминӣ ҳавасманд кунад ва дар ин раванд фотонро хориҷ кунад.
Резонатори оптикӣ
Оинаҳо: Муҳити тақвиятдиҳанда дар дохили резонатори оптикӣ ҷойгир карда мешавад, ки одатан аз ду оина дар ҳар ду нӯги муҳит ташкил карда мешавад.
Бозгашт ва тақвият: Яке аз оинаҳо инъикоси баланд ва дигаре қисман инъикоскунанда аст. Фотонҳо байни ин оинаҳо ба пеш ва пас ҷунбида, партовҳои бештарро ҳавасманд мекунанд ва рӯшноиро тақвият медиҳанд.
Партови лазерӣ
Нури когерентӣ: Фотонҳое, ки партофта мешаванд, когерентӣ мебошанд, яъне онҳо дар фаза қарор доранд ва дарозии мавҷи якхела доранд.
Баромад: Оинаи қисман инъикоскунанда имкон медиҳад, ки қисме аз ин нур гузарад ва шуои лазерро ташкил медиҳад, ки аз лазери DPSS мебарояд.
Геометрияҳои насосӣ: насоси паҳлӯӣ ва нӯгӣ
| Усули насоскунӣ | Тавсиф | Барномаҳо | Бартариҳо | Мушкилот |
|---|---|---|---|---|
| Насосгирии паҳлӯӣ | Нури насосӣ, ки ба муҳити лазерӣ амудӣ ворид карда шудааст | Лазерҳои чӯбӣ ё нахӣ | Тақсимоти якхелаи нури насос, ки барои барномаҳои баландқувват мувофиқ аст | Тақсимоти нобаробари афзоиши шиддат, сифати пасти шуоъ |
| Насосгирии ниҳоӣ | Нури насос дар ҳамон меҳваре, ки нури лазерӣ аст, равона карда шудааст | Лазерҳои сахти ҳолати ба монанди Nd:YAG | Тақсимоти якхелаи афзоиш, сифати баландтари шуоъ | Ҳамоҳангсозии мураккаб, паҳншавии камтар самараноки гармӣ дар лазерҳои баландқувват |
Талабот барои чароғи насоси муассир
| Талабот | Аҳамият | Таъсир/Баланс | Эзоҳҳои иловагӣ |
|---|---|---|---|
| Мутобиқати спектр | Дарозии мавҷ бояд бо спектри ҷабби муҳити лазер мувофиқат кунад | Азхудкунии самаранок ва инверсияи самараноки популятсияро таъмин мекунад | - |
| Шиддат | Барои сатҳи дилхоҳи ангезиш бояд ба қадри кофӣ баланд бошад | Шиддатҳои аз ҳад зиёд баланд метавонанд ба зарари гармӣ оварда расонанд; шиддатҳои аз ҳад паст ба инверсияи популятсия ноил намешаванд | - |
| Сифати шуоъ | Хусусан дар лазерҳои насосии ниҳоӣ муҳим аст | Пайвасти самаранокро таъмин мекунад ва ба сифати нури лазерии партофташуда мусоидат мекунад | Сифати нури баланд барои ҳампӯшии дақиқи нури насос ва ҳаҷми режими лазер муҳим аст |
| Поляризатсия | Барои муҳитҳое, ки хосиятҳои анизотропӣ доранд, зарур аст | Самаранокии ҷаббидаро афзоиш медиҳад ва метавонад ба поляризатсияи нури лазерии партофташуда таъсир расонад | Ҳолати мушаххаси поляризатсия зарур буда метавонад |
| Садои шиддат | Сатҳи пасти садо муҳим аст | Тағйирот дар шиддати нури насос метавонад ба сифат ва устувории баромади лазер таъсир расонад | Барои барномаҳое, ки устуворӣ ва дақиқии баландро талаб мекунанд, муҳим аст |
Вақти нашр: 01 декабри соли 2023