Koliko laserskih generatorjev obstaja? (1. del)

Glede na analizo načelalasersko generacijo, je znano, da je laser pod delovanjem "vira vzbujanja", število elektronov na visoki ravni atoma se poveča in prehod na nizko raven po bivanju zelo kratek čas, in laser se oddaja ob istem času. Ni težko vedeti, da mora obstajati veliko, veliko atomov snovi, ki lahko oddajajo lasersko svetlobo pod delovanjem "vira vzbujanja".

Grobo rečeno, za ustvarjanje laserskega generatorja obstajajo štirje elementi:

① Izberite delovni medij za ustvarjanje laserja. Lahko je plin, tekočina, trdna snov ali polprevodnik, če je v mediju mogoče doseči inverzijo populacije delcev, je mogoče dobiti laser.

② Pomembno je izbrati "motivatorja". "Vir vzbujanja" povzroči, da nizki nivoji elektronov medija učinkovito preidejo na visok nivo, s čimer se doseže tako imenovani obrat števila elektronov. Metoda plinske razelektritve se lahko uporablja za uporabo elektronov s kinetično energijo za vzbujanje dielektričnih atomov, kar imenujemo električno vzbujanje; Pulzni vir svetlobe se lahko uporablja tudi za obsevanje delovnega medija, kar se imenuje svetlobno vzbujanje; Obstajajo toplotne spodbude, kemične spodbude in tako naprej. Različni načini vzbujanja so prikazani kot črpanje ali črpanje. Namen "črpanja" je povečati število delcev na visoki energijski ravni kot na nizki.

③ Prav tako je pomembno zgraditi resonator. Ker je intenzivnost laserja, ki jo ustvari "črpalka", zelo šibka in je ni mogoče praktično uporabiti, je treba šibek laser resonirati z laserjem, tako da se izhodni laser izboljša, da se doseže stopnja praktične uporabe.

④ Visokoenergijski laserji zahtevajo hladilne sisteme. Zaradi močne svetlobe v notranjosti resonatorja je treba resonator ohladiti.

Glede na delovni medij laserja obstajajo trdni laserji, plinski laserji, polprevodniški laserji, kemični laserji in zdaj obstaja "transparentni keramični laser".

Glede na izhodni način laserja ločimo kontinuirane laserje in impulzne laserje.

Kazalniki delovanja laserja so v glavnem osredotočeni na naslednje vidike: Prvič, frekvenčno območje laserskega žarka, ker lahko laser naredi "vir vzbujanja", lahko pa tudi analizira spektralno analizo svetlobnega vira, zato je treba poznati spekter laserja; Drugi je moč laserskega žarka, zlasti največja moč, ker velikost moči opredeljuje področje uporabe laserja; Tretje je območje obsevanja koncentracije energije laserskega žarka, ker je območje obsevanja različno v različnih aplikacijah.

Ⅰ. Polprevodniški laserji

Laserji so lahko izdelani iz številnih trdnih materialov. Zlasti s sintetičnimi metodami lahko v procesu izdelave keramike ustvarite kristale, ki vsebujejo različne komponente, imenovane "transparentni keramični laserski medij". Zdaj je laser, narejen z umetnimi kristali, zelo priročen in praktičen. Tukaj so trije običajni polprevodniški laserji.

1. Ruby laser

Prvi laser je bil rubinski laser. Julija 1960 je Maiman uspešno izdelal prvi rubinasti laser na svetu, s svetlobo bliska je posvetil rubinasti kristal in ustvaril koherenten pulzni laserski žarek, ki je šokiral svet in sprožil razmah v razvoju laserjev.

Analiza kaže, da je rubin kristal, njegova matrika pa je Al2O3 (aluminijev oksid), ki vsebuje 0.03-0.4 odstotkov (masno razmerje) Cr2O3 (kromovega trioksida), tako da lahko pritisnete ti materiali, oblikovanje prahu, vakuumsko sintranje, lahko izdelate umetni rubinasti kristal, z umetno rubinasto palico, proizvodnja laserja je vrhunska, široko uporabljena, Ta vrsta laserskega medija je bila tudi v celoti raziskana; Zlasti "vir črpalke" sprejme močno impulzno ksenonsko žarnico; Resonator je še vedno po starem, na obeh koncih laserja, drug proti drugemu obrnjena z dvema zrcaloma z visoko odbojnostjo, bo eno skoraj v celoti odbilo laser v delovni medij, da bo sodelovalo pri resonanci, drugo bo odbilo večino svetlobe nazaj na resonanco in pustite, da majhna količina laserja oddaja skozi ogledalo, oddaja je močan laser, ki se uporablja za praktičen laser.

Zdaj je lahko izhodna energija rubinastega laserja na različnih ravneh, do tisoče joulov.

2. Laser z itrijevim aluminijevim granatnim kristalom, dopiranim z neodimom

Kristal itrijevega aluminijevega granata, dopiranega z neodimom, je sestavljen iz itrija (Y2O3) in aluminija (Al2O3) v razmerju 3:5 vgradnje (Nd2O3), stiskanje, sintranje kristalov v vakuumu pri 1700 stopinjah, pogosto uporabljeno v bližnji in daljni infrardeči svetlobi polprevodniški laserji, vrhunska zmogljivost. Kot vir svetlobe črpalke se uporablja neprekinjena kriptonska svetilka ali žarnica z volframovim jodidom, ki se ujema z absorpcijskim pasom 3-valentnega iona Nd. Laserji z itrijevim aluminijevim granatom, dopiranim z neodimom, imajo moč od deset do sto vatov in so lahko tudi zelo močni.

3. Laser Nd stekla

Neodim je vgrajen v silikatno steklo visoke čistosti kot substrat in to neodimovo steklo se uporablja za izdelavo laserjev. Fosfat se uporablja tudi kot substrat za vgradnjo neodija.

Laserji iz neodimovega stekla delujejo podobno kot zgornji kristalni laserji.

Nizkozmogljivi laserji iz neodimovega stekla se učinkovito uporabljajo za komunikacijo z optičnimi vlakni, dve najbolj kritični tehnologiji za razvoj komunikacije z optičnimi vlakni pa sta modulacija optičnih signalov s polprevodniškimi laserji in uporaba laserjev iz neodimovega stekla kot repetitorjev (glej poljudna znanost serija člankov, št. 61). Signalno svetlobo ojačajo repetitorji, optični signali pa se lahko prenašajo na velike razdalje.

Visokozmogljive laserje iz neodimovega stekla je prav tako enostavno izdelati. Ker je optična enotnost neodimovega stekla dobra, ga je enostavno pripraviti v material velike prostornine, ki ga je lažje obdelati kot kristale, proizvodni stroški neodimovega stekla pa so zelo nizki. Večja kot je prostornina steklene palice iz neodima, večja je izhodna laserska energija; Zato so laserji iz neodimovega stekla v praksi najprimernejši polprevodniški laserji, ki so lahko nizke ali velike moči.

V poskusih jedrske fuzije so bili uporabljeni visoko zmogljivi laserji iz neodimovega stekla. Leta 1974 je Shanghai Optical Machinery Institute uspešno razvil šest visokozmogljivih laserskih sistemov iz neodimovega stekla na nanosekundni ravni 100, 000 megavatov, ki so uspešno realizirali uporabo laserja za ustvarjanje visokotemperaturne in visoko gostotne plazme, veliko prispeva k napravi za "vžig" jedrske fuzije.

Kontaktni podatki:

Če imate kakršne koli ideje, se obrnite na nas. Ne glede na to, kje so naše stranke in kakšne so naše zahteve, bomo sledili svojemu cilju, da svojim strankam zagotovimo visoko kakovost, nizke cene in najboljšo storitev.