Laser pevná látka: prevádzkové princípy, aplikácia

Tento článok ukazuje, ako sú zdroje monochromatického žiarenia a aké sú výhody polovodičového lasera v porovnaní s ostatnými typmi. Tu je nám povedané, ako je tu generáciu koherentného žiarenia, prečo pulzný zariadenie silnejší, čo je potreba rytie. K dispozícii je tiež považovaný za tri požadované laserové prvok a ako to funguje.

teória band

Predtým, než budeme hovoriť o tom, ako prevádzkovať laser (Solid State, napríklad), mali by ste zvážiť niektoré z fyzikálneho modelu. Z vyučovania si uvedomíme, že elektróny okolo jadra sú usporiadané v určitých dráhach alebo energetickej hladiny. Ak máme k dispozícii ani jeden atóm, a veľa, to znamená, že budeme posudzovať všetky trojrozmerné teleso, je tam jeden problém.

V súlade s princípom Pauli, v tomto tele s jednej a tej istej energie môže byť iba jeden elektrón. Preto aj najmenšie zrno obsahuje veľký počet atómov. Príroda našla v tomto prípade veľmi elegantné výstup - energia každej elektrónovej energie odlišný od susediace s veľmi malou, takmer nerozoznateľný množstvo. V tomto prípade sú všetky elektróny jednej úrovne "lisované" do jedného energetického pásma. Oblasť, v ktorej sa nachádza najďalej od jadra elektróny, zvanej valenčné. Sledujte jej plocha má vyššiu energiu. To elektróny voľne pohybovať, a to sa nazýva vedenie band.

Emisie a absorpcie

Každý laser (solid-state, plyn, chemikálie) pracuje na princípe elektrónového prechode z jednej zóny do druhej. Ak je vaše telo je vystavené svetlu, fotón na elektrón dáva dostatok energie, aby mu bolo vo vyššom energetickom stave. Naopak, keď je elektrón prenesený z pásma vodivosti na mocnosťou, emituje fotón. V prípade, že materiál je polovodič alebo izolátor, valencie a vodivostného pásu sú oddelené intervalom, v ktorom nie je úroveň. V súlade s tým, elektróny nemôžu byť. Tento interval sa nazýva zakázaný pás. V prípade, že fotón má dostatok energie, elektróny jump prekonanie tohto intervalu.

generácie

Princíp činnosti v pevnej fáze laserom je založený na skutočnosti, že látka v zakázanom pásme je vytvorený tzv invertovaný vrstvu. Electron životnosť na tejto úrovni je vyššia ako počas svojho pobytu v pásme vodivosti. Preto je v určitú dobu na to "akumulovať" elektróny. Tento jav sa nazýva inverzný populácie. Keď je táto úroveň bodkovanými elektróny, fotón prechádza požadovanú vlnovou dĺžkou, to spôsobí, že súčasná výroba veľkého množstva rovnakej dĺžky a fázu svetelné vlny. To znamená, že elektróny sú lavína zrazu k základnému stavu, generovanie lúča monochromatického fotónov dostatočne vysoké energie. Je potrebné poznamenať, že hlavný problém prvého vývoja laserového bolo nájsť takú kombináciu látok, pre ktoré by bolo možné inverzia populácie jedného z úrovní. Prvé pracovné médium legovanej ocele rubín.

zloženie lasera

Solid-state laser na hlavných zložiek sa líši od ostatných druhov. Pracovná tekutina, v ktorej populácia inverzie jednej z úrovní, osvetlené svetelným zdrojom. To sa nazýva čerpanie. to môže byť často normálne žiarovka alebo plynový výboj trubice. Dve paralelné prebiehajúce koniec pracovnej tekutiny (solid-state laserového kryštálu predpokladá, plyn - vákuum atmosféra) tvorí systém zrkadiel, alebo optický rezonátor. Zbiera v lúča iba tie fotóny, ktoré sú rovnobežné s výstupom. Čerpané polovodičové lasery zvyčajne dochádza prostredníctvom zábleskových svietidiel.

Druhy pevnolátkových laserov

V závislosti na spôsobe výstupe laserového lúča rozlíšiť kontinuálny a pulzný lasery. Každý z nich sa používa a má svoje vlastné charakteristiky. Hlavný rozdiel - pulzným polovodičové lasery majú vyššiu kapacitu. Vzhľadom k tomu, pre každého snímke fotónov ako "hromadia", potom jeden impulz je schopný dodávať vyšší energiu, ako je plynulé oscilácií za rovnaké časové obdobie. Čím menší je pulz trvá, tým silnejší každý "záber". V tejto chvíli je to technicky možné stavať femtosekundového laseru. Jednou z jeho pulz trvá asi 10 ^-15 sekúnd. Takáto závislosť súvisí s tým, že populácia reverzne procesov, ako je popísané vyššie trvá veľmi malé. Čím dlhšia je potrebné čakať na vás "shoot" lasera, tým viac elektrónov mať čas opustiť obráteného úroveň. V súlade s tým, znížená koncentrácia a fotónová energia výstupného zväzku.

laserové gravírovanie

Vzory na povrchu kovových a sklenených predmetov zdobených každodenného života človeka. Môžu sa aplikovať mechanicky, chemicky alebo laserom. Druhá metóda je najmodernejšia. Jeho výhody oproti iným metódam nasledovne. Vzhľadom k tomu, priamy vplyv na pracovnej ploche nie je k dispozícii, je takmer nemožné poškodiť vec v procese aplikácie vzor alebo nápis. Laserový lúč horí veľmi plytké drážky: povrch s vyrytým pozostatkami hladké, a preto je to nie je poškodená a vydrží dlhšie. V prípade kovových laserového lúča mení samotnú štruktúru hmoty, a slová nebude slabnúť po mnoho rokov. V prípade, že vec používať opatrne, neponárajte ho v kyseline alebo deformovať, a potom niekoľko generácií vzorom na ňom presne zachovaná. Laserové gravírovanie je najlepšie zvoliť spínací polovodičový z dvoch dôvodov: procesy v pevných látkach sú ľahšie spravovať, a to je optimálny pre pomer výkonu a ceny.

inštalácia

Rytina, existujú špeciálne inštalácie. Okrem priamej lasera, že sa skladá z mechanického vedenia, v ktorom laser pohybuje, a monitorovacie zariadenie (počítač). Laserový prístroj sa používa v mnohých odvetviach ľudskej činnosti. Vyššie sme hovorili o zdobenie každodenné predmety. Registrovaný príbory, zapaľovače, okuliare, hodinky na dlhú dobu zostane v rodine a bude pripomínať šťastných okamihov.

Avšak, a to nielen na domácom, ale aj priemyselný tovar vyžadujú laserové gravírovanie. Veľké rastliny, ako je automobilový priemysel, zverejnil podrobnosti o obrovských počtoch: stovky tisíc alebo milióny. Každá položka musí byť označená - kedy a kto ju vytvoril. Lepší spôsob, ako laserové gravírovanie, nájsť non, čas uvoľnenia, životnosť bude dlhá aj pre zablokovanie pohyblivých častí, čo zvýšilo riziko oderu. Laserový prístroj, v tomto prípade musí byť charakterizovaná vysokou kapacitou a bezpečnosť. Koniec koncov, v prípade, že rytina aspoň zlomok percentuálna zmena vlastnosti kovových častí, môže reagovať odlišne na vonkajšie podnety. Napríklad zlomu v mieste aplikácie nápisu. Avšak, vhodné pre domáce použitie jednoduchšie a lacnejšie inštalácie.