Pengetahuan Profesional

Komposisi prinsip dan penggunaan laser

2021-08-04
Laser adalah alat yang dapat mengeluarkan laser. Menurut medium kerja, laser boleh dibahagikan kepada empat kategori: laser gas, laser pepejal, laser semikonduktor dan laser pewarna. Baru-baru ini, laser elektron percuma telah dibangunkan. Laser berkuasa tinggi biasanya berdenyut. Pengeluaran.

Prinsip kerja laser:
Kecuali laser elektronik percuma, prinsip kerja asas pelbagai laser adalah sama. Keadaan yang sangat diperlukan untuk penjanaan laser adalah penyimpangan populasi dan keuntungan lebih besar daripada kerugian, jadi komponen yang sangat diperlukan dalam peranti adalah sumber pengujaan (atau pengepaman) dan medium kerja dengan tahap tenaga metastabil. Pengujaan bermaksud bahawa medium kerja teruja ke keadaan teruja setelah menyerap tenaga luaran, mewujudkan keadaan untuk menyedari dan mengekalkan penyebaran penduduk. Kaedah pengujaan merangkumi pengujaan optik, pengujaan elektrik, pengujaan kimia dan pengujaan tenaga nuklear.
Tahap tenaga metastabil dari medium kerja menjadikan sinaran terangsang mendominasi, sehingga mewujudkan penguatan optik. Komponen umum dalam laser termasuk rongga resonan, tetapi rongga resonan (lihat rongga resonan optik) bukanlah komponen yang sangat diperlukan. Rongga resonan dapat membuat foton dalam rongga memiliki frekuensi, fasa dan arah larian yang sama, sehingga laser memiliki arah dan koheren yang baik. Lebih-lebih lagi, ia dapat memendekkan panjang bahan kerja dengan baik, dan juga dapat menyesuaikan modus laser yang dihasilkan dengan mengubah panjang rongga resonan (yakni pemilihan mod), sehingga umumnya laser memiliki rongga resonan.

Laser secara amnya terdiri daripada tiga bahagian:
1. Bahan kerja: Pada inti laser, hanya bahan yang dapat mencapai peralihan tahap tenaga yang dapat digunakan sebagai bahan kerja laser.
2. Menggalakkan tenaga: fungsinya adalah untuk memberi tenaga kepada bahan kerja, dan untuk membangkitkan atom dari tahap tenaga rendah ke tahap tenaga luar tenaga tinggi. Biasanya terdapat tenaga cahaya, tenaga haba, tenaga elektrik, tenaga kimia, dll.
3. Rongga resonan optik: Fungsi pertama adalah menjadikan sinaran terangsang bahan kerja berterusan; yang kedua ialah mempercepat foton secara berterusan; yang ketiga adalah menghadkan arah output laser. Rongga resonan optik termudah terdiri daripada dua cermin selari yang diletakkan di kedua hujung laser helium-neon. Apabila beberapa atom neon beralih antara dua tahap tenaga yang telah mencapai penyongsangan populasi, dan memancarkan foton selari dengan arah laser, foton ini akan dipantulkan bolak-balik antara kedua cermin, sehingga secara berterusan menyebabkan radiasi yang terangsang. Lampu laser yang sangat kuat dihasilkan dengan cepat.

Kualiti cahaya yang dipancarkan oleh laser adalah murni dan spektrumnya stabil, yang dapat digunakan dalam banyak cara:
Ruby laser: Laser yang asli adalah bahawa ruby ​​teruja dengan mentol yang berkelip terang, dan laser yang dihasilkan adalah "laser denyut" dan bukannya sinar berterusan dan stabil. Kualiti kelajuan cahaya yang dihasilkan oleh laser ini pada asasnya berbeza dengan laser yang dihasilkan oleh laser dioda yang kita gunakan sekarang. Pelepasan cahaya yang kuat ini yang hanya berlangsung beberapa nanodetik sangat sesuai untuk menangkap objek yang mudah bergerak, seperti potret holografik orang. Potret laser pertama dilahirkan pada tahun 1967. Laser ruby ​​memerlukan rubi yang mahal dan hanya dapat menghasilkan denyutan cahaya yang pendek.

He-Ne laser: Pada tahun 1960, saintis Ali Javan, William R. Brennet Jr. dan Donald Herriot merancang laser He-Ne. Ini adalah laser gas pertama. Jenis laser ini biasa digunakan oleh jurugambar holografik. Dua kelebihan: 1. Menghasilkan output laser berterusan; 2. Tidak memerlukan lampu kilat untuk pengujaan cahaya, tetapi gunakan gas pengujaan elektrik.

Diod laser: Diod laser adalah salah satu laser yang paling biasa digunakan. Fenomena penggabungan spontan elektron dan lubang di kedua sisi persimpangan PN dioda untuk memancarkan cahaya disebut pelepasan spontan. Apabila foton yang dihasilkan oleh radiasi spontan melewati semikonduktor, setelah melewati sekitar pasangan lubang elektron yang dipancarkan, ia dapat menggairahkan keduanya untuk bergabung semula dan menghasilkan foton baru. Foton ini mendorong pembawa yang teruja untuk bergabung semula dan mengeluarkan foton baru. Fenomena tersebut disebut sebagai pancaran terangsang.

Sekiranya arus yang disuntik cukup besar, taburan pembawa yang bertentangan dengan keadaan keseimbangan terma akan terbentuk, iaitu, penyebaran populasi. Apabila pembawa dalam lapisan aktif berada dalam sebilangan besar inversi, sebilangan kecil radiasi spontan menghasilkan sinaran yang disebabkan oleh pantulan berulang dua hujung rongga resonan, yang menghasilkan maklum balas positif resonan selektif frekuensi, atau memperoleh frekuensi tertentu. Apabila keuntungan lebih besar daripada kehilangan penyerapan, cahaya koheren dengan garis spektrum-sinar laser yang baik dapat dipancarkan dari persimpangan PN. Penemuan diod laser membolehkan aplikasi laser dipopularkan dengan cepat. Pelbagai jenis pengimbasan maklumat, komunikasi serat optik, jangkauan laser, lidar, cakera laser, penunjuk laser, koleksi pasar raya, dan lain-lain, terus dikembangkan dan dipopularkan.