برای ارسال سریع در رسانه های اجتماعی ما مشترک شوید
لیزرها ، سنگ بنای فناوری مدرن ، به همان اندازه پیچیده جذاب هستند. در قلب آنها سمفونی از مؤلفه هایی که در یونیسون کار می کنند برای تولید نور منسجم و تقویت شده قرار دارند. این وبلاگ به پیچیدگی های این مؤلفه ها ، که توسط اصول علمی و معادلات پشتیبانی می شود ، می پردازد تا درک عمیق تری از فناوری لیزر ارائه دهد.
بینش پیشرفته در مورد اجزای سیستم لیزر: یک چشم انداز فنی برای متخصصان
| جزء | عمل | نمونه |
| متوسط | محیط افزایش ماده در لیزر است که برای تقویت نور استفاده می شود. این امر تقویت نور را از طریق فرآیند وارونگی جمعیت و انتشار تحریک می کند. انتخاب رسانه افزایش ، ویژگی های تابش لیزر را تعیین می کند. | لیزرهای حالت جامد: به عنوان مثال ، ND: YAG (Neodymium-Doped Yttrium Aluminium Garnet) ، که در کاربردهای پزشکی و صنعتی استفاده می شود.لیزر گاز: به عنوان مثال ، لیزر CO2 ، برای برش و جوش استفاده می شود.لیزرهای نیمه هادی:به عنوان مثال ، دیودهای لیزر ، در ارتباطات فیبر نوری و نشانگرهای لیزر استفاده می شود. |
| منبع پمپاژ | منبع پمپاژ انرژی لازم برای دستیابی به وارونگی جمعیت (منبع انرژی برای وارونگی جمعیت) را فراهم می کند و باعث می شود عملکرد لیزر انجام شود. | پمپاژ نوری: با استفاده از منابع نوری شدید مانند فلاشپ برای پمپ لیزرهای حالت جامد.پمپاژ برق: هیجان انگیز گاز در لیزرهای گاز از طریق جریان الکتریکی.پمپاژ نیمه هادی: با استفاده از دیودهای لیزر برای پمپ کردن محیط لیزر حالت جامد. |
| حفره نوری | حفره نوری ، متشکل از دو آینه ، نور را برای افزایش طول مسیر نور در محیط افزایش نشان می دهد و از این طریق تقویت نور را افزایش می دهد. این مکانیزم بازخورد برای تقویت لیزر ، انتخاب ویژگی های طیفی و مکانی نور را فراهم می کند. | حفره مسطح مسطح: در تحقیقات آزمایشگاهی ، ساختار ساده استفاده می شود.حفره مسطح کنفرانس: رایج در لیزرهای صنعتی ، تیرهای با کیفیت بالا را فراهم می کند. حفره حلقه: در طرح های خاص لیزر حلقه ، مانند لیزرهای گاز حلقه استفاده می شود. |
The Gain Medium: Nexus از مکانیک کوانتومی و مهندسی نوری
پویایی کوانتومی در محیط افزایش
محیط افزایش جایی است که فرآیند اساسی تقویت نور رخ می دهد ، پدیده ای که عمیقاً در مکانیک کوانتومی ریشه دارد. تعامل بین حالات انرژی و ذرات موجود در محیط توسط اصول انتشار تحریک شده و وارونگی جمعیت اداره می شود. رابطه بحرانی بین شدت نور (I) ، شدت اولیه (I0) ، مقطع انتقال (σ21) و تعداد ذرات در دو سطح انرژی (N2 و N1) توسط معادله I = I0E^(σ21 (N2-N1) L) شرح داده شده است. دستیابی به وارونگی جمعیت ، جایی که N2> N1 ، برای تقویت ضروری است و سنگ بنای فیزیک لیزر است [1].
سیستم های سه سطح در مقابل چهار سطح
در طرح های لیزر عملی ، سیستم های سه سطح و چهار سطح معمولاً به کار می روند. سیستم های سه سطح ، در حالی که ساده تر هستند ، برای دستیابی به وارونگی جمعیت نیاز به انرژی بیشتری دارند زیرا سطح لیزر پایین تر وضعیت زمین است. از طرف دیگر ، سیستم های چهار سطح ، به دلیل پوسیدگی سریع غیر اشعه از سطح انرژی بالاتر ، مسیری کارآمدتر برای وارونگی جمعیت ارائه می دهند و باعث می شود آنها در کاربردهای لیزر مدرن شیوع بیشتری پیدا کنند [[2].
Is لیوان دوپ شدهیک متوسط سود؟
بله ، شیشه دوپ شده Erbium در واقع نوعی متوسط افزایش است که در سیستم های لیزر مورد استفاده قرار می گیرد. در این زمینه ، "دوپینگ" به فرایند اضافه کردن مقدار مشخصی از یون های اربیوم (er³⁺) به شیشه اشاره دارد. Erbium یک عنصر خاکی نادر است که ، هنگامی که در یک میزبان شیشه ای وارد می شود ، می تواند به طور موثری نور را از طریق انتشار تحریک شده ، یک فرآیند اساسی در عملکرد لیزر تقویت کند.
شیشه دوپ شده Erbium به ویژه به دلیل استفاده از لیزرهای فیبر و تقویت کننده های فیبر ، به ویژه در صنعت ارتباطات قابل توجه است. این برای این برنامه ها مناسب است زیرا به طور مؤثر نور را در طول موج در حدود 1550 نانومتر تقویت می کند ، که به دلیل کم شدن کم در الیاف سیلیس استاندارد ، طول موج اصلی برای ارتباطات فیبر نوری است.
درجبههیون ها نور پمپ را جذب می کنند (اغلب از یکدیود لیزری) و از حالت های انرژی بالاتر هیجان زده می شوند. هنگامی که به حالت انرژی کمتری باز می گردند ، فوتون ها را در طول موج لیزینگ منتشر می کنند و به فرآیند لیزر کمک می کنند. این امر باعث می شود شیشه های دوپ شده Erbium در طرح های مختلف لیزر و تقویت کننده به عنوان یک رسانه افزایش موثر و گسترده استفاده شوند.
وبلاگ های مرتبط: اخبار - شیشه دوپ شده Erbium: علوم و برنامه ها
مکانیسم های پمپاژ: نیروی محرکه لیزرها
رویکردهای متنوع برای دستیابی به وارونگی جمعیت
انتخاب مکانیسم پمپاژ در طراحی لیزر محوری است و همه چیز را از کارآیی گرفته تا طول موج خروجی تأثیر می گذارد. پمپاژ نوری ، با استفاده از منابع نور خارجی مانند فلاشپ یا لیزر دیگر ، در لیزرهای حالت جامد و رنگ متداول است. روش های تخلیه الکتریکی به طور معمول در لیزرهای گاز استفاده می شود ، در حالی که لیزرهای نیمه هادی اغلب از تزریق الکترونی استفاده می کنند. کارآیی این مکانیسم های پمپاژ ، به ویژه در لیزرهای حالت جامد با پمپ دیود ، مورد توجه قابل توجهی در تحقیقات اخیر بوده است و بهره وری و فشردگی بالاتری را ارائه می دهد [3].
ملاحظات فنی در کارآیی پمپاژ
کارآیی فرآیند پمپاژ یک جنبه مهم در طراحی لیزر است که بر عملکرد کلی و مناسب بودن کاربرد تأثیر می گذارد. در لیزرهای حالت جامد ، انتخاب بین فلاشپ و دیودهای لیزر به عنوان منبع پمپ می تواند به طور قابل توجهی بر کارایی سیستم ، بار حرارتی و کیفیت پرتو تأثیر بگذارد. توسعه دیودهای لیزر با قدرت بالا و با راندمان بالا ، سیستم های لیزر DPSS را متحول کرده است و باعث می شود طرح های جمع و جور تر و کارآمد تری داشته باشند [4].
حفره نوری: مهندسی پرتو لیزر
طراحی حفره: یک عمل متعادل فیزیک و مهندسی
حفره نوری یا طنین انداز فقط یک مؤلفه منفعل نیست بلکه یک شرکت کننده فعال در شکل دادن به پرتو لیزر است. طراحی حفره ، از جمله انحنای و تراز آینه ها ، نقش مهمی در تعیین ثبات ، ساختار حالت و خروجی لیزر دارد. حفره باید برای افزایش سود نوری در حالی که به حداقل می رسد ضرر و زیان طراحی شود ، چالشی که مهندسی نوری را با اپتیک موج ترکیب می کند5.
شرایط نوسان و انتخاب حالت
برای ایجاد نوسان لیزر ، سود ارائه شده توسط محیط باید از تلفات موجود در حفره فراتر رود. این شرایط ، همراه با الزام به ابر موجه منسجم ، دیکته می کند که فقط برخی از حالت های طولی پشتیبانی می شوند. فاصله حالت و ساختار حالت کلی تحت تأثیر طول فیزیکی حفره و ضریب شکست محیط افزایش است [6].
پایان
طراحی و بهره برداری از سیستم های لیزر شامل طیف گسترده ای از اصول فیزیک و مهندسی است. از مکانیک کوانتومی حاکم بر افزایش متوسط به مهندسی پیچیده حفره نوری ، هر مؤلفه یک سیستم لیزر نقش مهمی در عملکرد کلی خود دارد. این مقاله نگاهی اجمالی به دنیای پیچیده فناوری لیزر ارائه داده است و بینش هایی را ارائه می دهد که با درک پیشرفته اساتید و مهندسان نوری در این زمینه طنین انداز است.
منابع
- 1. سیگمن ، AE (1986). لیزر کتابهای علوم دانشگاه.
- 2. Svelto ، O. (2010). اصول لیزر. اسپرینگر
- 3. Koechner ، W. (2006). مهندسی لیزر حالت جامد. اسپرینگر
- 4. Piper ، JA ، & Mildren ، RP (2014). دیود لیزرهای حالت جامد پمپ شده است. در کتابچه راهنمای فناوری لیزر و برنامه های کاربردی (جلد سوم). مطبوعات CRC.
- 5. Milonni ، PW ، & Eberly ، JH (2010). فیزیک لیزر. ویلی
- 6. Silfvast ، Wt (2004). اصول لیزر. انتشارات دانشگاه کمبریج.
زمان پست: نوامبر -27-2023