Molao-motheo oa Moloko oa Laser

Ke hobane'ng ha re lokela ho tseba molao-motheo oa lasers?

Ho tseba phapang lipakeng tsa lasers tse tloaelehileng tsa semiconductor, likhoele, li-discs, lelaser ea YAGe ka boela ea thusa ho fumana kutloisiso e betere le ho kenya letsoho lipuisanong tse ngata nakong ea khetho.

Sengoliloeng se shebane haholo le mahlale a tsebahalang: kenyelletso e khuts'oane ea molao-motheo oa tlhahiso ea laser, sebopeho sa mantlha sa li-lasers, le mefuta e mengata e tloaelehileng ea li-lasers.

Ntlha ea pele, molao-motheo oa ho hlahisa laser

Laser e hlahisoa ka tšebelisano pakeng tsa leseli le taba, e tsejoang e le ho phahamisa mahlaseli a hlasimollang; Ho utloisisa katoloso ea mahlaseli a hlasimollang ho hloka ho utloisisa maikutlo a Einstein a ho tsoa ka tšohanyetso, ho monya ka matla, le mahlaseli a hlasimollang, hammoho le metheo e meng e hlokahalang ea khopolo-taba.

Theory Motheo 1: Bohr Model

Mohlala oa Bohr o fana haholo ka sebopeho sa ka hare sa liathomo, ho etsa hore ho be bonolo ho utloisisa hore na lasers e etsahala joang. Athomo e entsoe ka khubu le lielektrone tse ka ntle ho khubu, 'me li-orbitals tsa lielektrone ha li na mabaka. Li-electrone li na le li-orbital tse itseng feela, tseo har'a tsona orbital e ka hare-hare e bitsoang boemo ba fatše; Haeba elektrone e le sebakeng sa fatše, matla a eona ke a tlaase ka ho fetisisa. Haeba elektrone e qhomela ho tsoa ho orbit, e bitsoa boemo ba pele ba thabo, 'me matla a boemo ba pele ba thabo e tla ba a phahameng ho feta a boemo ba fatše; Tsela e 'ngoe e bitsoa boemo ba bobeli ba thabo;

Lebaka leo ka lona laser e ka hlahang ke hobane li-electrone li tla tsamaea ka litsela tse sa tšoaneng tsa mohlala ona. Haeba lielektrone li monya matla, li ka matha ho tloha fatše ho ea sebakeng se thabileng; Haeba elektrone e khutla ho tloha sebakeng se thabileng ho ea fatše, e tla lokolla matla, a atisang ho lokolloa ka mokhoa oa laser.

Motheo oa Theory 2: Khopolo ea Einstein ea Stimulated Radiation

Ka 1917, Einstein o ile a fana ka maikutlo a khopolo ea mahlaseli a tsositsoeng, e leng motheo oa khopolo-taba bakeng sa lasers le tlhahiso ea laser: ho monya kapa ho tsoa ha taba ke phello ea tšebelisano pakeng tsa lebala la mahlaseli le likaroloana tse etsang taba, le motheo oa eona. moelelo ke phetoho ea likaroloana lipakeng tsa maemo a fapaneng a matla. Ho na le lits'ebetso tse tharo tse fapaneng tšebelisanong lipakeng tsa leseli le lintho: ho ntšoa ha ntho e iketsahallang feela, ho ntšetsoa ha lintho tse itseng, le ho monya ho matla. Bakeng sa tsamaiso e nang le palo e kholo ea likaroloana, mekhoa ena e meraro e lula e le teng 'me e amana haufi-ufi.

Khaso e iketsahallang:

Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong: elektrone e boemong bo phahameng ba matla E2 e fetela ka boomo ho ea boemong bo tlaase ba matla E1 'me e ntša photon e nang le matla a hv, le hv = E2-E1; Phetoho ena e itlelang feela le e sa amaneng e bitsoa phetoho e itlelang feela, ’me maqhubu a khanya a hlahisoang ke ho fetoha ho sa tloaelehang a bitsoa mahlaseli a itlelang feela.

Litšobotsi tsa tlhahiso e iketsahallang feela: Photon e 'ngoe le e' ngoe e ikemetse, e na le litsela le mekhahlelo e fapaneng, 'me nako ea ketsahalo e boetse e etsahala ka tšohanyetso. Ke ea leseli le sa lumellaneng le moferefere, e seng leseli le hlokoang ke laser. Ka hona, ts'ebetso ea ho hlahisa laser e hloka ho fokotsa mofuta ona oa leseli le lahlehileng. Hona hape ke le leng la mabaka a etsang hore bolelele ba maqhubu a li-lasers tse fapaneng bo be le leseli le lahlehileng. Haeba e laoloa hantle, karolo ea khase e itlhahelang ka laser e ka hlokomolohuoa. Laser e hloekileng, joalo ka 1060 nm, kaofela ke 1060 nm, Mofuta ona oa laser o na le sekhahla sa ho monya le matla a batlang a tsitsitse.

Ho monya ka matla:

Li-electrone maemong a tlaase a matla (li-orbitals tse tlaase), ka mor'a ho monya photon, ho fetela ho matla a phahameng a matla (li-orbitals tse phahameng), 'me ts'ebetso ena e bitsoa ho monya ho tsosoa. Ho monya ka matla ho bohlokoa ebile ke e 'ngoe ea lits'ebetso tsa bohlokoa tsa ho pompa. Mohloli oa pompo oa laser o fana ka matla a photon ho baka likaroloana tse bohareng ho ea phetohong le ho emela mahlaseli a hlasimollang maemong a phahameng a matla, a ntša laser.

Mahlaseli a hlasimollang:

Ha e khantšitsoe ke khanya ea matla a ka ntle (hv = E2-E1), elektrone e boemong bo phahameng ba matla e thabisoa ke photon e ka ntle 'me e qhomela ho ea boemong bo tlaase ba matla (mopokotlo o phahameng o mathela ho orbit e tlaase). Ka nako e ts'oanang, e hlahisa photon e tšoanang hantle le photon e ka ntle. Ts'ebetso ena ha e monye leseli la pele la ho hlasimolla, ka hona ho tla ba le li-photon tse peli tse ts'oanang, tse ka utloisisoang ha elektrone e tšoela photon e neng e monyehile pele, Ts'ebetso ena ea luminescence e bitsoa mahlaseli a hlasimollang, e leng mokhoa o ka morao oa ho monya ho susumetsang.

Ka mor'a hore khopolo-taba e hlake, ho bonolo haholo ho haha ​​​​laser, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong se ka holimo: tlas'a maemo a tloaelehileng a botsitso ba lintho tse bonahalang, boholo ba lielektrone li sebakeng sa fatše, li-electrone sebakeng sa fatše, 'me laser e itšetlehile ka eona. mahlaseli a hlasimollang. Ka hona, sebopeho sa laser ke ho lumella ho monya ho hlasimollang hore ho etsahale pele, ho tlisa lielektrone boemong bo phahameng ba matla, ebe ho fana ka thabo ho etsa hore palo e kholo ea lielektrone tsa boemo bo phahameng ba matla li kenelle mahlaseli a hlasimollang, a lokolle li-photon, Ho tloha ho sena, laser e ka etsoa. Ka mor'a moo, re tla hlahisa sebopeho sa laser.

Sebopeho sa Laser:

Bapisa sebopeho sa laser le maemo a tlhahiso ea laser a boletsoeng pejana ka bonngoe:

Boemo ba ketsahalo le sebopeho se tsamaellanang:

1. Ho na le mokhoa oa ho fumana matla o fanang ka phello ea amplification e le laser e sebetsang, 'me likaroloana tsa eona li na le sebopeho sa boemo ba matla se loketseng ho hlahisa mahlaseli a matla (haholo-holo a khona ho pompa li-electrone ho orbitals tse matla haholo' me li teng ka nako e itseng. , ebe o lokolla li-photon ka moea o le mong ka mahlaseli a hlasimollang);

2. Ho na le mohloli oa ho tsosoa o ka ntle (mohloli oa pompo) o ka pompang lielektrone ho tloha boemong bo tlaase ho ea boemong bo ka holimo, ho baka phetoho ea palo ea likaroloana pakeng tsa maemo a ka holimo le a tlaase a laser (ke hore, ha ho na le likaroloana tse ngata tse matla ho feta likaroloana tse fokolang matla), joalo ka lebone la xenon ho LAG lasers;

3. Ho na le sekoti sa resonant se ka finyellang laser oscillation, ho eketsa bolelele ba ho sebetsa ha lisebelisoa tse sebetsang tsa laser, ho shebella mokhoa oa maqhubu a lebone, ho laola tsela ea ho hasana ea sefate, ho khetha ho matlafatsa maqhubu a mahlaseli a mahlaseli ho ntlafatsa monochromaticity (ho netefatsa hore laser e ntšoa ka matla a itseng).

Sebopeho se lumellanang se bontšoa setšoantšong se ka holimo, e leng sebopeho se bonolo sa laser YAG. Mehaho e meng e ka 'na ea e-ba e rarahaneng haholoanyane, empa motheo ke ona. Mokhoa oa ho hlahisa laser o bontšoa setšoantšong:

Laser classification: ka kakaretso e arotsoe ka mokhoa oa ho fumana mahareng kapa ka mofuta oa matla a laser

Fumana maemo a mahareng:

Carbon dioxide laser: The gain medium of carbon dioxide laser ke helium leCO2 laser,e nang le laser wavelength ea 10.6um, e leng e 'ngoe ea lihlahisoa tsa khale tsa laser tse tla thakholoa. Tšebeliso ea pele ea laser e ne e thehiloe haholo-holo holim'a carbon dioxide laser, eo hona joale e sebelisoang haholo-holo bakeng sa ho cheselletsa le ho seha thepa e seng ea tšepe (masela, polasetiki, lehong, joalo-joalo). Ho feta moo, e boetse e sebelisoa mecheng ea lithography. Carbon dioxide laser e ke ke ea fetisoa ka likhoele tsa optical mme e tsamaea ka litsela tsa sebaka sa optical, Tongkuai ea pele e ne e etsoa hantle, 'me ho ne ho sebelisoa lisebelisoa tse ngata tsa ho itšeha;

YAG (yttrium aluminium garnet) laser: Likristale tsa YAG tse nang le li-ion tsa tšepe tsa neodymium (Nd) kapa yttrium (Yb) li sebelisoa e le laser gain medium, le emission wavelength ea 1.06um. Laser ea YAG e ka hlahisa li-pulse tse phahameng, empa matla a tloaelehileng a tlase, 'me matla a holimo a ka fihla makhetlo a 15 ho feta matla a tloaelehileng. Haeba haholo-holo e le laser pulse, tlhahiso e tsoelang pele e ke ke ea finyelloa; Empa e ka fetisoa ka likhoele tsa optical, 'me ka nako e ts'oanang, tekanyo ea ho kenngoa ha lisebelisoa tsa tšepe e eketseha,' me e qala ho sebelisoa ka thepa e phahameng ea ho bonahatsa, e sebelisoang pele tšimong ea 3C;

Fiber laser: Mofuta oa morao-rao 'marakeng o sebelisa ytterbium doped fiber e le mokhoa oa ho fumana chelete, ka bolelele ba 1060nm. E boetse e arotsoe ka li-laser tsa fiber le disc tse thehiloeng ho sebopeho sa bohareng; Fiber optic e emela IPG, ha disc e emela Tongkuai.

Laser ea semiconductor: The gain medium ke semiconductor PN junction, 'me leqhubu la laser la semiconductor haholo-holo ke 976nm. Hajoale, li-lasers tsa semiconductor tse haufi le infrared li sebelisoa haholo bakeng sa ho roala, tse nang le matheba a khanyang ka holimo ho 600um. Laserline ke k'hamphani e emelang li-lasers tsa semiconductor.

E khetholloa ho ea ka mofuta oa ts'ebetso ea matla: Pulse laser (PULSE), quasi continuous laser (QCW), continuous laser (CW)

Pulse laser: nanosecond, picosecond, femtosecond, laser ena ea maqhubu a phahameng a maqhubu (ns, pulse wide) hangata e ka fihlela matla a phahameng a phahameng, ts'ebetso e phahameng ea maqhubu (MHZ), e sebelisetsoang ho lokisa lisebelisoa tse sa tšoaneng tsa koporo le aluminium, hammoho le ho hloekisa haholo. . Ka ho sebelisa matla a phahameng a tlhōrō, e ka qhibiliha ka potlako lisebelisoa tsa motheo, ka nako e tlaase ea ketso le sebaka se senyenyane se amehileng ke mocheso. E na le melemo ea ho sebetsana le lisebelisoa tsa ultra-thin (ka tlase ho 0.5mm);

Quasi continuous laser (QCW): Ka lebaka la sekhahla se phahameng sa ho pheta-pheta le potoloho e tlase ea mosebetsi (ka tlase ho 50%), bophara ba pulse eaQCW laserfihla 50 us-50 ms, ho tlatsa lekhalo pakeng tsa kilowatt level continuous fiber laser le Q-switched pulse laser; Matla a tlhōrō ea quasi continuous fiber laser a ka fihla makhetlo a 10 ho feta matla a tloaelehileng tlas'a ts'ebetso ea mokhoa o tsoelang pele. Li-laser tsa QCW ka kakaretso li na le mekhoa e 'meli, e' ngoe e tsoela pele ho chesella ka matla a fokolang, 'me e' ngoe ke pulsed laser welding e nang le matla a phahameng a makhetlo a 10 ho feta matla a tloaelehileng, a ka finyellang thepa e teteaneng le mocheso o mongata, ha o ntse o laola mocheso ka har'a sebaka se senyenyane haholo;

Continuous Laser (CW): Ena ke eona e sebelisoang hangata, 'me boholo ba li-lasers tse bonoang' marakeng ke li-laser tsa CW tse tsoelang pele ho hlahisa laser bakeng sa ts'ebetso ea welding. Li-lasers tsa fiber li arotsoe ka li-lasers tsa mofuta o le mong le tse nang le mefuta e mengata ho latela li-diameter tse fapaneng tsa mantlha le litšoaneleho tsa borali, 'me li ka ikamahanya le maemo a fapaneng a ts'ebeliso.