Prensip Jenerasyon Lazè

Poukisa nou bezwen konnen prensip lazè yo?

Konnen diferans ki genyen ant lazè semi-kondiktè komen, fib, disk, akLazè YAGkapab ede tou pou gen yon pi bon konpreyansyon epi patisipe nan plis diskisyon pandan pwosesis seleksyon an.

Atik la sitou konsantre sou syans popilè: yon ti entwodiksyon sou prensip jenerasyon lazè, estrikti prensipal lazè yo, ak plizyè kalite lazè komen.

Premyèman, prensip jenerasyon lazè a

Lazè pwodui atravè entèraksyon ant limyè ak matyè, ke yo rekonèt kòm anplifikasyon radyasyon stimulé; Konprann anplifikasyon radyasyon stimulé mande pou konprann konsèp Einstein yo sou emisyon espontane, absòpsyon stimulé, ak radyasyon stimulé, ansanm ak kèk fondasyon teyorik nesesè.

Baz Teyorik 1: Modèl Bohr la

Modèl Bohr la sitou bay estrikti entèn atòm yo, sa ki fè li fasil pou konprann kijan lazè yo fèt. Yon atòm konpoze de yon nwayo ak elektwon deyò nwayo a, epi òbital elektwon yo pa abitrè. Elektwon yo sèlman gen sèten òbital, pami yo òbital ki pi anndan an rele eta fondamantal la; Si yon elektwon nan eta fondamantal la, enèji li pi ba a. Si yon elektwon soti nan yon òbit, yo rele sa premye eta eksite a, epi enèji premye eta eksite a ap pi wo pase sa eta fondamantal la; Yon lòt òbit rele dezyèm eta eksite a;

Rezon ki fè lazè ka rive se paske elektwon yo ap deplase nan diferan òbit nan modèl sa a. Si elektwon yo absòbe enèji, yo ka soti nan eta fondamantal la pou ale nan eta eksite a; Si yon elektwon retounen soti nan eta eksite a pou ale nan eta fondamantal la, li pral libere enèji, ki souvan libere sou fòm yon lazè.

Baz Teyorik 2: Teyori Radyasyon Stimile Einstein nan

An 1917, Einstein te pwopoze teyori radyasyon stimulé a, ki se baz teyorik pou lazè ak pwodiksyon lazè: absòpsyon oswa emisyon matyè a se esansyèlman rezilta entèraksyon ant chan radyasyon an ak patikil ki fòme matyè a, epi esans prensipal li se tranzisyon patikil ant diferan nivo enèji. Gen twa pwosesis diferan nan entèraksyon ant limyè ak matyè: emisyon espontane, emisyon stimulé, ak absòpsyon stimulé. Pou yon sistèm ki gen yon gwo kantite patikil, twa pwosesis sa yo toujou koegziste epi yo gen yon relasyon sere.

Emisyon espontane:

Jan yo montre nan figi a: yon elektwon sou nivo enèji wo E2 a chanje espontaneman nan nivo enèji ba E1 epi li emèt yon foton ki gen yon enèji hv, ak hv=E2-E1; Pwosesis tranzisyon espontane e san rapò sa a rele tranzisyon espontane, epi vag limyè ki emèt pa tranzisyon espontane yo rele radyasyon espontane.

Karakteristik emisyon espontane a: Chak foton endepandan, ak diferan direksyon ak faz, epi tan aparisyon an tou o aza. Li fè pati limyè enkoheran ak kaotik, ki pa limyè lazè a bezwen. Se poutèt sa, pwosesis jenerasyon lazè a bezwen diminye kalite limyè pèdi sa a. Sa a se tou youn nan rezon ki fè longèdonn divès lazè yo gen limyè pèdi. Si yo byen kontwole, pwopòsyon emisyon espontane nan lazè a ka inyore. Plis lazè a pi pi, tankou 1060 nm, se tout 1060 nm li ye. Kalite lazè sa a gen yon to absòpsyon ak yon puisans relativman estab.

Absòpsyon ankouraje:

Elektwon ki nan nivo enèji ki ba (òbital ki ba), apre yo fin absòbe foton, yo chanje pou ale nan nivo enèji ki pi wo (òbital ki wo), e pwosesis sa a rele absòpsyon estimile. Absòpsyon estimile a enpòtan anpil e se youn nan pwosesis ponpaj kle yo. Sous ponp lazè a bay enèji foton pou fè patikil ki nan mwayen gen an chanje epi tann radyasyon estimile nan nivo enèji ki pi wo, pou emèt lazè a.

Radyasyon estimile:

Lè yon limyè enèji ekstèn (hv=E2-E1) iradyasyon an fè elektwon ki nan nivo enèji ki wo a eksite pa foton ekstèn nan epi li sote nan nivo enèji ki ba a (òbit ki wo a ale nan òbit ki ba a). An menm tan, li emèt yon foton ki egzakteman menm jan ak foton ekstèn nan. Pwosesis sa a pa absòbe limyè eksitasyon orijinal la, kidonk pral gen de foton idantik, sa ki ka konprann kòm elektwon an krache foton ki te absòbe anvan an. Pwosesis liminesans sa a rele radyasyon stimulé, ki se pwosesis envès absòpsyon stimulé a.

Apre teyori a vin klè, li trè senp pou konstwi yon lazè, jan yo montre nan figi ki anwo a: anba kondisyon nòmal estabilite materyèl, majorite elektwon yo nan eta fondamantal, elektwon yo nan eta fondamantal, epi lazè a depann de radyasyon stimulé. Se poutèt sa, estrikti lazè a se pou pèmèt absòpsyon stimulé a rive an premye, pou pote elektwon yo nan nivo enèji ki wo, epi answit bay yon eksitasyon pou lakòz yon gwo kantite elektwon nan nivo enèji ki wo sibi radyasyon stimulé, pou libere foton. Apati de sa, lazè ka pwodui. Apre sa, nou pral prezante estrikti lazè a.

Estrikti lazè:

Matche estrikti lazè a ak kondisyon jenerasyon lazè yo mansyone pi bonè youn pa youn:

Kondisyon ensidans lan ak estrikti korespondan an:

1. Gen yon mwayen pou genyen ki bay yon efè anplifikasyon kòm mwayen k ap travay lazè a, epi patikil aktive li yo gen yon estrikti nivo enèji ki apwopriye pou jenere radyasyon stimulé (sitou kapab ponpe elektwon nan orbital ki gen anpil enèji epi egziste pou yon sèten peryòd tan, epi answit libere foton nan yon sèl souf atravè radyasyon stimulé);

2. Gen yon sous eksitasyon ekstèn (sous ponp) ki ka ponpe elektwon soti nan nivo ki pi ba a rive nan nivo ki pi wo a, sa ki lakòz envèsyon kantite patikil ant nivo siperyè ak pi ba lazè a (sa vle di, lè gen plis patikil ki gen anpil enèji pase patikil ki gen ti enèji), tankou lanp ksenon nan lazè YAG yo;

3. Gen yon kavite rezonans ki ka reyalize osilasyon lazè, ogmante longè travay materyèl lazè a, ekran mòd vag limyè a, kontwole direksyon pwopagasyon gwo bout bwa a, anplifye frekans radyasyon stimulé a selektivman pou amelyore monokromatisite (asire ke lazè a ap soti nan yon sèten enèji).

Estrikti korespondan an montre nan figi ki anwo a, ki se yon estrikti senp pou yon lazè YAG. Gen lòt estrikti ki ka pi konplèks, men nwayo a se sa a. Pwosesis jenerasyon lazè a montre nan figi a:

Klasifikasyon lazè: jeneralman klase pa mwayen gen oswa pa fòm enèji lazè

Klasifikasyon mwayen pou genyen:

Lazè diyoksid kabònMwayen pou lazè diyoksid kabòn nan se elyòm epilazè CO2,Avèk yon longèdonn lazè 10.6um, ki se youn nan premye pwodwi lazè yo te lanse. Soudaj lazè byen bonè a te sitou baze sou lazè diyoksid kabòn, ki kounye a sitou itilize pou soude ak koupe materyèl ki pa metalik (twal, plastik, bwa, elatriye). Anplis de sa, li itilize tou sou machin litografi. Lazè diyoksid kabòn pa ka transmèt atravè fib optik epi li vwayaje nan chemen optik espasyal, Premye Tongkuai a te fèt relativman byen, epi yo te itilize anpil ekipman koupe;

Lazè YAG (grenat aliminyòm itriyòm): Kristal YAG ki gen iyon metal neodimyòm (Nd) oswa itriyòm (Yb) yo itilize kòm mwayen pou lazè a pran plis limyè, ak yon longèdonn emisyon 1.06 µm. Lazè YAG la ka bay pi gwo pulsasyon, men puisans mwayèn nan ba, epi puisans pik la ka rive 15 fwa puisans mwayèn nan. Si se sitou yon lazè pulsasyon, li pa posib pou bay yon pwodiksyon kontinyèl; Men, li ka transmèt atravè fib optik, epi an menm tan, to absòpsyon materyèl metal yo ogmante, epi li kòmanse aplike nan materyèl ki gen gwo reflektivite, premye aplikasyon li se nan jaden 3C a;

Lazè fib: Kounye a, mache prensipal la itilize fib dopé ak yterbyòm kòm mwayen pou genyen, ak yon longèdonn 1060nm. Li divize an lazè fib ak lazè disk selon fòm mwayen an; Fib optik reprezante IPG, pandan ke disk reprezante Tongkuai.

Lazè semi-kondiktè: Mwayen gen pou itilize a se yon jonksyon PN semi-kondiktè, epi longèdonn lazè semi-kondiktè a se sitou 976nm. Kounye a, lazè semi-kondiktè tou pre-enfrawouj yo sitou itilize pou revètman, ak tach limyè ki pi wo pase 600um. Laserline se yon antrepriz reprezantan lazè semi-kondiktè.

Klase pa fòm aksyon enèji: lazè pulsasyon (PULSE), lazè kwazi kontinyèl (QCW), lazè kontinyèl (CW)

Lazè pulsasyon: nanosegond, pikosegond, femtosegond, lazè pulsasyon wo frekans sa a (ns, lajè pulsasyon) ka souvan reyalize yon enèji pik ki wo, pwosesis wo frekans (MHZ), yo itilize pou trete materyèl mens ki pa menm jan ak kwiv ak aliminyòm, epi tou pou netwaye sitou. Lè l sèvi avèk yon enèji pik ki wo, li ka fonn materyèl baz la byen vit, ak yon tan aksyon ki ba epi yon ti zòn ki afekte pa chalè. Li gen avantaj nan pwosesis materyèl ultra-mens (anba 0.5mm);

Lazè kwazi kontinyèl (QCW): Akòz gwo pousantaj repetisyon ak sik devwa ki ba (anba 50%), lajè pulsasyon anLazè QCWrive nan 50 us-50 ms, ranpli espas ki genyen ant lazè fib kontinyèl nivo kilowat ak lazè pulsasyon Q-switched; Pik puisans yon lazè fib kwazi kontinyèl ka rive nan 10 fwa puisans mwayèn anba operasyon mòd kontinyèl. Lazè QCW yo jeneralman gen de mòd, youn se soude kontinyèl nan ba puisans, ak lòt la se soude lazè pulsasyon ak yon pik puisans 10 fwa puisans mwayèn, ki ka reyalize materyèl ki pi epè ak plis soude chalè, pandan y ap kontwole chalè a nan yon seri trè piti;

Lazè Kontinyèl (CW): Sa a se lazè ki pi souvan itilize a, epi pifò nan lazè yo wè sou mache a se lazè CW ki kontinyèlman bay yon lazè pou pwosesis soude. Lazè fib yo divize an lazè monomòd ak milti-mòd selon diferan dyamèt nwayo ak kalite gwo bout bwa, epi yo ka adapte ak diferan senaryo aplikasyon.