ලේසර් උත්පාදනයේ මූලධර්මය

ලේසර් වල මූලධර්මය අප දැනගත යුත්තේ ඇයි?

පොදු අර්ධ සන්නායක ලේසර්, තන්තු, තැටි සහ අතර වෙනස්කම් දැන ගැනීමYAG ලේසර්තෝරා ගැනීමේ ක්‍රියාවලියේදී වඩා හොඳ අවබෝධයක් ලබා ගැනීමට සහ වැඩි සාකච්ඡා වල යෙදීමට ද උපකාර කළ හැක.

ලිපිය ප්‍රධාන වශයෙන් ජනප්‍රිය විද්‍යාව කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි: ලේසර් උත්පාදනයේ මූලධර්මය, ලේසර් වල ප්‍රධාන ව්‍යුහය සහ පොදු ලේසර් වර්ග කිහිපයක් පිළිබඳ කෙටි හැඳින්වීමක්.

පළමුව, ලේසර් උත්පාදනය කිරීමේ මූලධර්මය

උත්තේජිත විකිරණ විස්තාරණය ලෙස හැඳින්වෙන ආලෝකය සහ පදාර්ථය අතර අන්තර්ක්‍රියා හරහා ලේසර් ජනනය වේ; උත්තේජිත විකිරණ විස්තාරණය අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා අයින්ස්ටයින්ගේ ස්වයංසිද්ධ විමෝචනය, උත්තේජනය කරන ලද අවශෝෂණය සහ උත්තේජක විකිරණ මෙන්ම අවශ්‍ය න්‍යායාත්මක පදනම් කිහිපයක් අවබෝධ කර ගැනීම අවශ්‍ය වේ.

න්‍යායික පදනම 1: බෝර් ආකෘතිය

Bohr ආකෘතිය ප්‍රධාන වශයෙන් පරමාණුවල අභ්‍යන්තර ව්‍යුහය සපයයි, ලේසර් හටගන්නා ආකාරය තේරුම් ගැනීම පහසු කරයි. පරමාණුවක් න්‍යෂ්ටියකින් සහ න්‍යෂ්ටියෙන් පිටත ඉලෙක්ට්‍රෝන වලින් සමන්විත වන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන වල කක්ෂ අත්තනෝමතික නොවේ. ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට ඇත්තේ ඇතැම් කාක්ෂික පමණක් වන අතර, ඒවා අතර අභ්‍යන්තර කක්ෂය භූමි තත්ත්වය ලෙස හැඳින්වේ; ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් භූගත තත්වයේ පවතී නම් එහි ශක්තිය අඩුම වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් කක්ෂයකින් පිටතට පැන්නේ නම්, එය පළමු උද්වේගකාරී තත්ත්වය ලෙස හඳුන්වනු ලබන අතර, පළමු උද්වේගකර තත්ත්වයෙහි ශක්තිය භූමි තත්ත්වයට වඩා වැඩි වනු ඇත; තවත් කක්ෂයක් දෙවන උද්යෝගිමත් තත්වය ලෙස හැඳින්වේ;

ලේසර් ඇතිවීමට හේතුව ඉලෙක්ට්‍රෝන මෙම ආකෘතියේ විවිධ කක්ෂවල චලනය වන බැවිනි. ඉලෙක්ට්‍රෝන ශක්තිය අවශෝෂණය කරන්නේ නම්, ඒවා භූගත තත්වයේ සිට උද්වේගකර තත්වයට දිව යා හැක; ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් උද්වේගකර තත්වයේ සිට භූගත තත්වයට නැවත පැමිණෙන්නේ නම්, එය බොහෝ විට ලේසර් ආකාරයෙන් නිකුත් වන ශක්තිය මුදා හරිනු ඇත.

න්‍යායික පදනම 2: අයින්ස්ටයින්ගේ උත්තේජිත විකිරණ න්‍යාය

1917 දී අයින්ස්ටයින් විසින් උත්තේජක විකිරණ න්‍යාය යෝජනා කරන ලද අතර එය ලේසර් සහ ලේසර් නිෂ්පාදනය සඳහා න්‍යායාත්මක පදනම වේ: පදාර්ථ අවශෝෂණය හෝ විමෝචනය මූලික වශයෙන් විකිරණ ක්ෂේත්‍රය සහ පදාර්ථය සෑදෙන අංශු අතර අන්තර්ක්‍රියාකාරිත්වයේ ප්‍රතිඵලයකි. සාරය යනු විවිධ ශක්ති මට්ටම් අතර අංශු සංක්‍රමණය වීමයි. ආලෝකය සහ පදාර්ථය අතර අන්තර්ක්‍රියාවේ විවිධ ක්‍රියාවලීන් තුනක් ඇත: ස්වයංසිද්ධ විමෝචනය, උත්තේජිත විමෝචනය සහ උත්තේජනය වූ අවශෝෂණය. අංශු විශාල සංඛ්‍යාවක් අඩංගු පද්ධතියක් සඳහා, මෙම ක්‍රියාවලි තුන සැමවිටම සහජීවනයෙන් පවතින අතර සමීපව සම්බන්ධ වේ.

ස්වයංසිද්ධ විමෝචනය:

රූපයේ දැක්වෙන පරිදි: අධි ශක්ති මට්ටමේ E2 මත ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ස්වයංසිද්ධව අඩු ශක්ති මට්ටම E1 වෙත සංක්‍රමණය වී hv ශක්තියක් සහිත ෆෝටෝනයක් විමෝචනය කරයි, සහ hv=E2-E1; මෙම ස්වයංසිද්ධ සහ අසම්බන්ධිත සංක්‍රාන්ති ක්‍රියාවලිය ස්වයංසිද්ධ සංක්‍රාන්තිය ලෙසත්, ස්වයංසිද්ධ සංක්‍රාන්ති මගින් විමෝචනය වන ආලෝක තරංග ස්වයංසිද්ධ විකිරණ ලෙසත් හැඳින්වේ.

ස්වයංසිද්ධ විමෝචනයේ ලක්ෂණ: සෑම ෆෝටෝනයක්ම ස්වාධීන වන අතර, විවිධ දිශාවන් සහ අදියරයන් ඇති අතර, සිදුවීමේ කාලයද අහඹු වේ. එය ලේසර් මගින් අවශ්‍ය ආලෝකය නොවන නොගැලපෙන සහ අවුල් සහගත ආලෝකයට අයත් වේ. එබැවින්, ලේසර් උත්පාදන ක්රියාවලිය මෙම ආකාරයේ අයාලේ යන ආලෝකය අඩු කිරීමට අවශ්ය වේ. විවිධ ලේසර් වල තරංග ආයාමය අයාලේ යන ආලෝකය ඇති වීමට මෙයද එක් හේතුවකි. හොඳින් පාලනය කළහොත්, ලේසර් තුළ ස්වයංසිද්ධ විමෝචන අනුපාතය නොසලකා හැරිය හැක. 1060 nm වැනි පිරිසිදු ලේසර්, සියල්ල 1060 nm වේ, මෙම වර්ගයේ ලේසර් සාපේක්ෂව ස්ථාවර අවශෝෂණ අනුපාතයක් සහ බලයක් ඇත.

උත්තේජනය කරන ලද අවශෝෂණය:

අඩු ශක්ති මට්ටම් (අඩු කක්ෂ), ෆෝටෝන අවශෝෂණය කිරීමෙන් පසු, ඉහළ ශක්ති මට්ටම් (ඉහළ කක්ෂ) වෙත සංක්‍රමණය වන ඉලෙක්ට්‍රෝන, මෙම ක්‍රියාවලිය උත්තේජක අවශෝෂණය ලෙස හැඳින්වේ. උත්තේජක අවශෝෂණය තීරණාත්මක වන අතර ප්‍රධාන පොම්ප කිරීමේ ක්‍රියාවලියකි. ලේසර් පොම්ප ප්‍රභවය මඟින් ප්‍රතිලාභ මාධ්‍යයේ අංශු සංක්‍රමණය වීමට සහ ලේසර් විමෝචනය කරමින් ඉහළ ශක්ති මට්ටම්වලදී උත්තේජනය කරන ලද විකිරණ සඳහා රැඳී සිටීමට ෆෝටෝන ශක්තිය සපයයි.

උත්තේජක විකිරණ:

බාහිර ශක්තියේ ආලෝකයෙන් (hv=E2-E1) ප්‍රකිරණය වූ විට, ඉහළ ශක්ති මට්ටමේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනය බාහිර ෆෝටෝනය මගින් උද්දීපනය වී අඩු ශක්ති මට්ටමට පනියි (ඉහළ කක්ෂය පහත් කක්ෂයට දිව යයි). ඒ සමගම, එය බාහිර ෆෝටෝනයට හරියටම සමාන ෆෝටෝනයක් නිකුත් කරයි. මෙම ක්‍රියාවලිය මුල් උද්දීපන ආලෝකය අවශෝෂණය නොකරයි, එබැවින් ඉලෙක්ට්‍රෝනය කලින් අවශෝෂණය කරන ලද ෆෝටෝනය පිට කරන විට සමාන ෆෝටෝන දෙකක් ඇති බව තේරුම් ගත හැකිය, මෙම දීප්ති ක්‍රියාවලිය උත්තේජක විකිරණ ලෙස හැඳින්වේ, එය උත්තේජනය කරන ලද අවශෝෂණයේ ප්‍රතිලෝම ක්‍රියාවලියයි.

න්‍යාය පැහැදිලි වූ පසු, ඉහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි ලේසර් එකක් තැනීම ඉතා සරල ය: ද්‍රව්‍ය ස්ථායීතාවයේ සාමාන්‍ය තත්ව යටතේ, ඉලෙක්ට්‍රෝනවලින් අතිමහත් බහුතරයක් භූමි ප්‍රාන්තයේ, ඉලෙක්ට්‍රෝන භූමි තත්වයේ සහ ලේසර් රඳා පවතින්නේ උත්තේජනය කරන ලද විකිරණ. එබැවින්, ලේසර් ව්‍යුහය වන්නේ ප්‍රථමයෙන් උත්තේජක අවශෝෂණය සිදු වීමට ඉඩ සලසා දීම, ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉහළ ශක්ති මට්ටමට ගෙන ඒම, පසුව ඉහළ ශක්ති මට්ටමේ ඉලෙක්ට්‍රෝන විශාල ප්‍රමාණයක් උත්තේජක විකිරණවලට ලක් කිරීම සඳහා උත්තේජනයක් ලබා දීම, ෆෝටෝන මුදා හැරීම, මෙයින්, ලේසර් උත්පාදනය කළ හැකිය. ඊළඟට, අපි ලේසර් ව්යුහය හඳුන්වා දෙන්නෙමු.

ලේසර් ව්යුහය:

ලේසර් ව්‍යුහය කලින් සඳහන් කළ ලේසර් උත්පාදන තත්ත්වයන් සමඟ එකින් එක ගලපන්න:

සිදුවීමේ තත්ත්වය සහ අනුරූප ව්යුහය:

1. ලේසර් ක්‍රියාකාරී මාධ්‍යය ලෙස විස්තාරණ ආචරණය සපයන ලාභ මාධ්‍යයක් ඇති අතර, එහි සක්‍රිය අංශුවලට උත්තේජක විකිරණ ජනනය කිරීමට සුදුසු ශක්ති මට්ටමේ ව්‍යුහයක් ඇත (ප්‍රධාන වශයෙන් අධි ශක්ති කක්ෂවලට ඉලෙක්ට්‍රෝන පොම්ප කිරීමට සහ නිශ්චිත කාලයක් පවතී. , පසුව උත්තේජනය කරන ලද විකිරණ හරහා එක් හුස්මක් තුළ ෆෝටෝන මුදා හරිනු ඇත);

2. බාහිර උත්තේජක ප්‍රභවයක් (පොම්ප ප්‍රභවයක්) ඇති අතර එමඟින් ඉලෙක්ට්‍රෝන පහළ මට්ටමේ සිට ඉහළ මට්ටමට පොම්ප කළ හැකි අතර එමඟින් ලේසර්හි ඉහළ සහ පහළ මට්ටම් අතර අංශු සංඛ්‍යා ප්‍රතිලෝමයක් ඇති කරයි (එනම්, වඩා වැඩි ශක්ති අංශු ඇති විට YAG ලේසර් වල සෙනෝන් ලාම්පුව වැනි අඩු ශක්ති අංශු;

3. ලේසර් දෝලනය ලබා ගත හැකි, ලේසර් වැඩ කරන ද්‍රව්‍යයේ ක්‍රියාකාරී දිග වැඩි කළ හැකි, ආලෝක තරංග මාදිලිය තිරගත කළ හැකි, කදම්භයේ ප්‍රචාරණ දිශාව පාලනය කළ හැකි, ඒකවර්ණ බව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා උත්තේජිත විකිරණ සංඛ්‍යාතය තෝරා බේරා විස්තාරණය කළ හැකි අනුනාදිත කුහරයක් ඇත. ලේසර් නිශ්චිත ශක්තියකින් ප්‍රතිදානය කෙරේ).

YAG ලේසර් එකක සරල ව්‍යුහයක් වන ඉහත රූපයේ අනුරූප ව්‍යුහය පෙන්වා ඇත. අනෙකුත් ව්යුහයන් වඩාත් සංකීර්ණ විය හැක, නමුත් හරය මෙයයි. ලේසර් උත්පාදන ක්රියාවලිය රූපයේ දැක්වේ:

ලේසර් වර්ගීකරණය: සාමාන්‍යයෙන් ප්‍රතිලාභ මාධ්‍යයෙන් හෝ ලේසර් ශක්ති ආකෘතියෙන් වර්ග කෙරේ

මධ්යම වර්ගීකරණය ලබා ගන්න:

කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ලේසර්: කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ලේසර් වල ලාභ මාධ්‍යය හීලියම් සහCO2 ලේසර්,10.6um ලේසර් තරංග ආයාමයක් සහිතව, එය දියත් කළ මුල්ම ලේසර් නිෂ්පාදනවලින් එකකි. මුල් ලේසර් වෑල්ඩින් ප්‍රධාන වශයෙන් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ලේසර් මත පදනම් වූ අතර එය දැනට ප්‍රධාන වශයෙන් ලෝහ නොවන ද්‍රව්‍ය (රෙදි, ප්ලාස්ටික්, ලී, ආදිය) වෑල්ඩින් සහ කැපීම සඳහා යොදා ගනී. මීට අමතරව, එය ලිතෝග්රැෆි යන්ත්රවල ද භාවිතා වේ. කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ලේසර් දෘශ්‍ය තන්තු හරහා සම්ප්‍රේෂණය කළ නොහැකි අතර අවකාශීය දෘශ්‍ය මාර්ග හරහා ගමන් කරයි, පැරණිතම ටොංකුආයි සාපේක්ෂව හොඳින් සිදු කරන ලද අතර කැපුම් උපකරණ විශාල ප්‍රමාණයක් භාවිතා කරන ලදී;

YAG (yttrium aluminum garnet) ලේසර්: Neodymium (Nd) හෝ yttrium (Yb) ලෝහ අයන සමඟ මාත්‍රණය කරන ලද YAG ස්ඵටික විමෝචන තරංග ආයාමය 1.06um සහිත ලේසර් ලාභ මාධ්‍යයක් ලෙස භාවිතා කරයි. YAG ලේසර් ඉහළ ස්පන්දන ප්‍රතිදානය කළ හැකි නමුත් සාමාන්‍ය බලය අඩු වන අතර උපරිම බලය සාමාන්‍ය බලය මෙන් 15 ගුණයකට ළඟා විය හැකිය. එය ප්රධාන වශයෙන් ස්පන්දන ලේසර් නම්, අඛණ්ඩ ප්රතිදානය ලබා ගත නොහැක; නමුත් එය දෘශ්‍ය තන්තු හරහා සම්ප්‍රේෂණය කළ හැකි අතර, ඒ සමඟම, ලෝහ ද්‍රව්‍යවල අවශෝෂණ වේගය වැඩි වන අතර, එය ඉහළ පරාවර්තක ද්‍රව්‍යවල යෙදීමට පටන් ගෙන ඇත, ප්‍රථමයෙන් 3C ක්ෂේත්‍රයේ යොදන ලදී;

ෆයිබර් ලේසර්: වෙළඳපොලේ වත්මන් ප්‍රධාන ධාරාව 1060nm තරංග ආයාමයක් සහිත ytterbium මාත්‍රණය කළ තන්තු ලාභ මාධ්‍ය ලෙස භාවිතා කරයි. එය තවදුරටත් මාධ්‍යයේ හැඩය මත පදනම්ව තන්තු සහ තැටි ලේසර් වලට බෙදා ඇත; ෆයිබර් ඔප්ටික් IPG නියෝජනය කරන අතර තැටිය Tongkuai නියෝජනය කරයි.

අර්ධ සන්නායක ලේසර්: ලාභ මාධ්‍යය අර්ධ සන්නායක PN හන්දියක් වන අතර අර්ධ සන්නායක ලේසර් තරංග ආයාමය ප්‍රධාන වශයෙන් 976nm වේ. දැනට, අර්ධ සන්නායක ආසන්න අධෝරක්ත ලේසර් ප්‍රධාන වශයෙන් ආවරණ සඳහා භාවිතා කරනු ලබන අතර, 600um ට වැඩි ආලෝක ලප ඇත. Laserline යනු අර්ධ සන්නායක ලේසර් වල නියෝජිත ආයතනයකි.

බලශක්ති ක්‍රියාවේ ස්වරූපය අනුව වර්ගීකරණය කර ඇත: ස්පන්දන ලේසර් (PULSE), අර්ධ අඛණ්ඩ ලේසර් (QCW), අඛණ්ඩ ලේසර් (CW)

ස්පන්දන ලේසර්: නැනෝ තත්පර, picosecond, femtosecond, මෙම අධි-සංඛ්‍යාත ස්පන්දන ලේසර් (ns, ස්පන්දන පළල) බොහෝ විට ඉහළ උපරිම ශක්තියක්, ඉහළ සංඛ්‍යාත (MHZ) සැකසුම් ලබා ගත හැක, තුනී තඹ සහ ඇලුමිනියම් අසමාන ද්‍රව්‍ය සැකසීමට මෙන්ම බොහෝ දුරට පිරිසිදු කිරීමට භාවිතා කරයි. . ඉහළ උපරිම ශක්තියක් භාවිතා කිරීමෙන්, එය අඩු ක්රියාකාරී කාලය සහ කුඩා තාප බලපෑමට ලක් වූ කලාපය සමඟ, මූලික ද්රව්ය ඉක්මනින් උණු කළ හැක. අතිශය තුනී ද්රව්ය (මි.මී. 0.5 ට අඩු) සැකසීමේදී එහි වාසි ඇත;

අර්ධ අඛණ්ඩ ලේසර් (QCW): ඉහළ පුනරාවර්තන අනුපාතය සහ අඩු රාජකාරි චක්රය (50% ට අඩු) හේතුවෙන් ස්පන්දන පළලQCW ලේසර්50 us-50 ms දක්වා ළඟා වන අතර, කිලෝවොට් මට්ටමේ අඛණ්ඩ තන්තු ලේසර් සහ Q-ස්විච් කරන ලද ස්පන්දන ලේසර් අතර පරතරය පිරවීම; අර්ධ අඛණ්ඩ තන්තු ලේසර්වල උපරිම බලය අඛණ්ඩ මාදිලියේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ සාමාන්‍ය බලය මෙන් 10 ගුණයකට ළඟා විය හැකිය. QCW ලේසර් සාමාන්‍යයෙන් ක්‍රම දෙකක් ඇත, එකක් අඩු බලයකින් අඛණ්ඩ වෑල්ඩින් වන අතර අනෙක සාමාන්‍ය බලය මෙන් 10 ගුණයක උපරිම බලයක් සහිත ස්පන්දිත ලේසර් වෑල්ඩින් වේ, එමඟින් ඝන ද්‍රව්‍ය සහ වැඩි තාප වෑල්ඩින් ලබා ගත හැකි අතර, එය තුළ තාපය පාලනය කරයි. ඉතා කුඩා පරාසය;

අඛණ්ඩ ලේසර් (CW): මෙය බහුලව භාවිතා වන අතර, වෙළඳපොලේ දක්නට ලැබෙන බොහෝ ලේසර් CW ලේසර් වන අතර එය වෙල්ඩින් සැකසීම සඳහා අඛණ්ඩව ලේසර් නිකුත් කරයි. ෆයිබර් ලේසර් විවිධ හර විෂ්කම්භයන් සහ කදම්භ ගුණාංග අනුව තනි මාදිලියේ සහ බහු මාදිලියේ ලේසර් වලට බෙදා ඇති අතර විවිධ යෙදුම් අවස්ථා වලට අනුවර්තනය කළ හැකිය.