2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43
Ipinapakita ng artikulong ito kung ano ang mga pinagmumulan ng monochromatic radiation at kung ano ang mga pakinabang ng isang solid-state laser kaysa sa iba pang mga uri. Sinasabi nito kung paano nangyayari ang henerasyon ng magkakaugnay na radiation, kung bakit mas malakas ang pulsed device, kung bakit kailangan ang pag-ukit. Tinatalakay din nito ang tatlong mahahalagang elemento ng laser at kung paano ito gumagana.
Teorya ng sona
Bago pag-usapan kung paano gumagana ang isang laser (halimbawa, solid-state), dapat isaalang-alang ang ilang pisikal na modelo. Naaalala ng lahat mula sa mga aralin sa paaralan na ang mga electron ay matatagpuan sa paligid ng atomic nucleus sa ilang mga orbit, o mga antas ng enerhiya. Kung mayroon tayong hindi isang atom, ngunit marami, iyon ay, isinasaalang-alang natin ang anumang volumetric na katawan, pagkatapos ay isang kahirapan ang lumitaw.
Ayon sa prinsipyo ni Pauli, sa isang partikular na katawan na may parehong enerhiya ay maaari lamang magkaroon ng isang electron. Bukod dito, kahit na ang pinakamaliit na butil ng buhangin ay naglalaman ng malaking bilang ng mga atomo. Sa kasong ito, natagpuan ng kalikasan ang isang napaka-eleganteng paraan - ang enerhiya ng bawat isaAng elektron ay naiiba sa enerhiya ng kalapit na isa sa pamamagitan ng napakaliit, halos hindi matukoy na halaga. Sa kasong ito, ang lahat ng mga electron ng parehong antas ay "naka-compress" sa isang banda ng enerhiya. Ang zone kung saan matatagpuan ang mga electron na pinakamalayo sa nucleus ay tinatawag na valence zone. Ang zone na sumusunod dito ay may mas mataas na enerhiya. Dito, malayang gumagalaw ang mga electron, at tinatawag itong conduction band.
Pagpapalabas at pagsipsip
Anumang laser (solid-state, gas, chemical) ay gumagana sa mga prinsipyo ng electron transition mula sa isang zone patungo sa isa pa. Kung ang liwanag ay bumagsak sa katawan, ang photon ay nagbibigay sa electron ng sapat na lakas upang ilagay ito sa isang mas mataas na estado ng enerhiya. At kabaliktaran: kapag ang isang electron ay pumasa mula sa conduction band patungo sa valence band, naglalabas ito ng isang photon. Kung ang sangkap ay isang semiconductor o dielectric, ang valence at conduction band ay pinaghihiwalay ng isang pagitan kung saan walang isang antas. Alinsunod dito, ang mga electron ay hindi maaaring naroroon. Ang interval na ito ay tinatawag na band gap. Kung ang photon ay may sapat na enerhiya, ang mga electron ay tumalon sa pagitan na ito.
Generation
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang solid-state na laser ay nakabatay sa katotohanan na ang isang tinatawag na inverse level ay nilikha sa band gap ng isang substance. Ang buhay ng isang electron sa antas na ito ay mas mahaba kaysa sa oras na ginugugol nito sa conduction band. Kaya, sa isang tiyak na tagal ng panahon, nasa dito na ang mga electron ay "naiipon". Ito ay tinatawag na inverse population. Kapag lumampas sa ganoong antas na may tuldokmga electron, isang photon ng nais na wavelength ang pumasa, ito ay nagiging sanhi ng sabay-sabay na henerasyon ng isang malaking bilang ng mga light wave na may parehong haba at yugto. Iyon ay, ang mga electron sa isang avalanche ay sabay-sabay na pumasa sa ground state, na bumubuo ng isang sinag ng mga monochromatic photon ng isang sapat na mataas na kapangyarihan. Dapat pansinin na ang pangunahing problema ng mga developer ng unang laser ay ang paghahanap para sa naturang kumbinasyon ng mga sangkap kung saan posible ang isang kabaligtaran na populasyon ng isa sa mga antas. Ang alloyed ruby ay naging unang gumaganang substance.
Komposisyon ng Laser
Ang solid-state na laser ay hindi naiiba sa iba pang mga uri sa mga tuntunin ng mga pangunahing bahagi nito. Ang nagtatrabaho na katawan, kung saan ang kabaligtaran na populasyon ng isa sa mga antas ay isinasagawa, ay iluminado ng ilang pinagmumulan ng liwanag. Ito ay tinatawag na pumping. Kadalasan ito ay maaaring isang ordinaryong lamp na maliwanag na maliwanag o isang gas discharge tube. Dalawang magkatulad na dulo ng working fluid (ang solid-state na laser ay nangangahulugang isang kristal, ang isang gas laser ay nangangahulugang isang rarefied medium) ay bumubuo ng isang sistema ng mga salamin, o isang optical resonator. Kinokolekta nito sa isang sinag lamang ang mga photon na parallel sa labasan. Ang mga solid-state na laser ay karaniwang ipinobomba gamit ang mga flash lamp.
Mga uri ng solid-state laser
Depende sa paraan ng paglabas ng laser beam, nakikilala ang tuloy-tuloy at pulsed laser. Ang bawat isa sa kanila ay nakakahanap ng aplikasyon at may sariling mga katangian. Ang pangunahing pagkakaiba ay ang pulsed solid-state lasers ay may mas mataas na kapangyarihan. Dahil sa bawat shotAng mga photon ay tila "naiipon", pagkatapos ay ang isang pulso ay may kakayahang maghatid ng mas maraming enerhiya kaysa sa patuloy na henerasyon sa isang katulad na yugto ng panahon. Ang mas maikli ang salpok ay tumatagal, mas malakas ang bawat "pagbaril". Sa ngayon, posible sa teknolohiya na bumuo ng isang femtosecond laser. Ang isa sa mga impulses nito ay tumatagal ng humigit-kumulang 10-15 segundo. Ang pag-asa na ito ay konektado sa katotohanan na ang mga proseso ng back-populasyon na inilarawan sa itaas ay tumatagal ng napakaliit. Ang mas matagal na maghintay bago ang laser "shoots", mas maraming mga electron ang may oras upang umalis sa kabaligtaran na antas. Alinsunod dito, ang konsentrasyon ng mga photon at ang enerhiya ng output beam ay nababawasan.
Laser engraving
Mga pattern sa ibabaw ng metal at salamin na bagay ang nagpapalamuti sa pang-araw-araw na buhay ng isang tao. Maaari silang ilapat nang mekanikal, kemikal o may laser. Ang huling paraan ay ang pinakamoderno. Ang mga pakinabang nito sa iba pang mga pamamaraan ay ang mga sumusunod. Dahil walang direktang epekto sa ibabaw na dapat tratuhin, halos imposibleng makapinsala sa isang bagay sa proseso ng paglalapat ng isang pattern o inskripsiyon. Ang laser beam ay sumunog sa napakababaw na mga grooves: ang ibabaw na may tulad na isang ukit ay nananatiling makinis, na nangangahulugan na ang bagay ay hindi nasira at magtatagal ng mas matagal. Sa kaso ng metal, binabago ng laser beam ang mismong istraktura ng sangkap, at ang inskripsiyon ay hindi mabubura sa loob ng maraming taon. Kung ang isang bagay ay ginamit nang maingat, hindi nahuhulog sa acid at hindi deformed, pagkatapos ay sa ilang henerasyon ang pattern dito ay tiyak na mapangalagaan. Pinakamainam na pumili ng isang solid-state pulsed laser para sa pag-ukit para sa dalawang dahilan: mga proseso ng solid-statemas madaling magmaneho, at ito ay pinakamainam sa mga tuntunin ng kapangyarihan at presyo.
Pag-install
May mga espesyal na setting para sa pag-ukit. Bilang karagdagan sa laser mismo, binubuo sila ng mga mekanikal na gabay kung saan gumagalaw ang laser, at mga kagamitan sa pagkontrol (computer). Ang laser machine ay ginagamit sa maraming sangay ng aktibidad ng tao. Sa itaas, napag-usapan namin ang tungkol sa dekorasyon ng mga gamit sa bahay. Ang mga personal na kubyertos, lighter, baso, relo ay mananatili sa pamilya nang mahabang panahon at magpapaalala sa iyo ng mga masasayang sandali.
Gayunpaman, hindi lamang sa sambahayan, kundi pati na rin ang mga produktong pang-industriya ay nangangailangan ng laser engraving. Ang malalaking pabrika, tulad ng mga sasakyan, ay gumagawa ng mga bahagi sa napakalaking dami: daan-daang libo o milyon-milyon. Ang bawat naturang elemento ay dapat markahan - kung kailan at sino ang lumikha nito. Walang mas mahusay na paraan kaysa sa pag-ukit ng laser: ang mga numero, oras ng produksyon, buhay ng serbisyo ay mananatili sa mahabang panahon kahit na sa mga gumagalaw na bahagi, kung saan mayroong mas mataas na panganib ng pagkagalos. Ang laser machine sa kasong ito ay dapat na makilala sa pamamagitan ng pagtaas ng kapangyarihan, pati na rin ang kaligtasan. Pagkatapos ng lahat, kung ang pag-ukit ay nagbabago sa pag-aari ng isang bahagi ng metal kahit na sa isang bahagi ng isang porsyento, maaaring iba ang reaksyon nito sa mga panlabas na impluwensya. Halimbawa, mag-break sa lugar kung saan inilapat ang inskripsiyon. Gayunpaman, para sa domestic na paggamit, ang mas simple at mas murang pag-install ay angkop.
Inirerekumendang:
Ion implantation: konsepto, prinsipyo ng operasyon, pamamaraan, layunin at aplikasyon
Ion implantation ay isang prosesong mababa ang temperatura kung saan ang mga bahagi ng isang elemento ay pinabilis sa solid surface ng isang wafer, at sa gayon ay binabago ang pisikal, kemikal o elektrikal na mga katangian nito. Ang pamamaraang ito ay ginagamit sa paggawa ng mga semiconductor device at sa metal finishing, pati na rin sa mga materyales sa pananaliksik sa agham
Solid fuel ay Mga uri, katangian at produksyon ng solid fuel
Non-fossil solid fuel batay sa kahoy at basurang pang-industriya - abot-kaya at mahusay na gasolina. Ang modernong merkado ay nag-aalok ng isang malawak na hanay ng mga solid fuel, na naiiba sa kahusayan at mga katangian
Electroerosive machine: saklaw at prinsipyo ng operasyon
Kung dati ay bihira ang EDM machine, ngayon ay hindi na sorpresa ang naturang kagamitan. Ang electroerosion ay nauunawaan bilang ang pagkasira ng interatomic na puwersa ng pakikipag-ugnayan sa mga metal sa ilalim ng impluwensya ng isang electric charge. Ang electroerosive machine ay may utang sa hitsura nito sa mga pag-unlad ng mga siyentipiko ng Sobyet na sina B. R. Lazarenko at N. I. Lazarenko. Ang ganitong kagamitan ay unibersal. Pinapayagan ka nitong iproseso at hubugin ang anumang grado ng mga metal at haluang metal
UV water disinfection: prinsipyo ng operasyon, pag-install. Pag-inom ng tubig - may bisa ang GOST
Ang mga teknolohiya sa larangan ng paglilinis ng tubig ay hindi tumitigil. Ngayon, maraming mga pamamaraan ang ginagamit upang matiyak ang kinakailangang kalidad ng mga inuming likido na nakakatugon sa mga kinakailangan ng GOST. Ang isa sa mga ito ay ultraviolet disinfection ng tubig. Tatalakayin ito sa artikulo
Gas piston power plant: ang prinsipyo ng operasyon. Operasyon at pagpapanatili ng mga gas piston power plant
Gas piston power plant ay ginagamit bilang pangunahing o backup na mapagkukunan ng enerhiya. Ang aparato ay nangangailangan ng access sa anumang uri ng nasusunog na gas upang gumana. Maraming mga modelo ng GPES ang maaaring makabuo ng init para sa pagpainit at lamig para sa mga sistema ng bentilasyon, mga bodega, mga pasilidad sa industriya
