Câte generatoare de laser există? (Partea 1)

Conform analizei principiului degenerare laser, se știe că laserul se află sub acțiunea „sursei de excitare”, numărul de electroni de nivel înalt ai atomului crește, iar tranziția la nivelul scăzut după ce a stat pentru un timp foarte scurt, iar laserul este emis în același timp. Nu este greu de știut că trebuie să existe mulți, mulți atomi de materie care pot emite lumină laser sub acțiunea „sursei de excitație”.

În linii mari, pentru a crea un generator laser, există patru elemente:

① Selectați mediul de lucru pentru a genera laserul. Poate fi un gaz, lichid, solid sau semiconductor, atâta timp cât inversarea populației de particule poate fi realizată în mediu, laserul poate fi obținut.

② Este important să alegeți „motivatorul”. „Sursa de excitație” face ca electronii de nivel scăzut ai mediului să treacă efectiv la nivelul înalt, realizând așa-numita inversare a numărului de electroni. Metoda de descărcare gazoasă poate fi folosită pentru a folosi electroni cu energie cinetică pentru a excita atomii dielectrici, ceea ce se numește excitație electrică; O sursă de lumină Pulse poate fi folosită și pentru a iradia mediul de lucru, numit excitație luminoasă; Există stimulente termice, stimulente chimice și așa mai departe. Diferite moduri de excitare sunt vizualizate ca pompare sau pompare. Scopul „pompării” este de a face numărul de particule din nivelul de energie înalt mai mare decât nivelul de energie scăzut.

③ Este, de asemenea, important să construiți un rezonator. Deoarece intensitatea laserului generată de „pompă” este foarte slabă și nu poate fi aplicată practic, laserul slab trebuie să rezoneze cu laserul, astfel încât laserul de ieșire să fie îmbunătățit pentru a atinge gradul de aplicare practică.

④ Laserele de înaltă energie necesită sisteme de răcire. Din cauza luminii puternice din interiorul rezonatorului, rezonatorul trebuie să fie răcit.

În funcție de mediul de lucru al laserului, există lasere solide, lasere cu gaz, lasere semiconductoare, lasere chimice, iar acum există un „laser ceramic transparent”.

În funcție de modul de ieșire al laserului, există lasere continue și lasere cu impulsuri.

Indicatorii de performanță ai laserului sunt concentrați în principal în următoarele aspecte: în primul rând, gama de frecvență a fasciculului laser, deoarece laserul poate face „sursă de excitare”, dar poate face și sursa de lumină de analiză a spectrului, deci este necesar să se cunoască spectrul laserului; A doua este puterea fasciculului laser, în special puterea maximă deoarece mărimea puterii delimitează domeniul de aplicare a laserului; A treia este aria de iradiere a concentrației de energie a fasciculului laser, deoarece aria de iradiere este diferită în diferite aplicații.

Ⅰ. Lasere cu stare solidă

Laserele pot fi fabricate din multe materiale solide. În special, prin metode sintetice, în procesul de fabricație a ceramicii, puteți crea cristale care conțin diferite componente, numite „mediu laser ceramic transparent”, Acum, laserul realizat cu cristale artificiale este foarte convenabil și practic. Iată trei lasere cu stare solidă comune.

1. Laser rubin

Primul laser a fost laserul rubin. În iulie 1960, Maiman a realizat cu succes primul laser rubin din lume, el a strălucit lumina unui fulger în cristalul de rubin, creând un fascicul laser cu impulsuri coerente, care a șocat lumea și a declanșat un boom în dezvoltarea laserelor.

Analiza arată că rubinul este un cristal, iar matricea sa este Al2O3(oxid de aluminiu), care conține 0.03-0,4 la sută (raport de greutate) de Cr2O3 (trioxid de crom), astfel încât să puteți apăsa aceste materiale de formare a pulberii, sinterizarea în vid, puteți produce cristal de rubin artificial, cu performanță laser de producție de tijă de rubin artificială superioară, utilizat pe scară largă, Acest tip de mediu laser a fost, de asemenea, studiat pe deplin; În special, „sursa pompei” adoptă o lampă cu xenon puternic pulsat; Rezonatorul este încă modul vechi, la ambele capete ale laserului, față în față cu două oglinzi cu reflectivitate mare, una va reflecta aproape complet laserul către mediul de lucru pentru a participa la rezonanță, cealaltă va reflecta cea mai mare parte a luminii înapoi. la rezonanță, și lăsați o cantitate mică de laser este emisă prin oglindă, emis este un laser puternic, este folosit pentru laser practic.

Acum, energia de ieșire a laserului rubin poate fi făcută de diferite niveluri, până la mii de jouli.

2. Laser cristal granat ytriu aluminiu dopat cu neodim

Cristalul granat de ytriu aluminiu dopat cu neodim este compus din ytriu (Y2O3) și aluminiu (Al2O3) conform raportului de încorporare 3:5 (Nd2O3), turnare prin presare, sinterizare a cristalelor în vid la 1700 de grade, adesea utilizate în infraroșu apropiat și îndepărtat. lasere cu stare solidă, performanță superioară. O lampă de cripton continuă sau o lampă cu iodură de tungsten este folosită ca sursă de lumină pentru pompă, care este doar potrivită cu banda de absorbție a ionului Nd 3-valent. Laserele granat ytriu aluminiu dopate cu neodim pot avea zeci până la sute de wați și pot produce, de asemenea, putere mare.

3. Laser de sticlă Nd

Neodimul este încorporat în sticlă de silicat de înaltă puritate ca substrat, iar această sticlă de neodim este folosită pentru a face lasere, fosfatul este, de asemenea, folosit ca substrat pentru a încorpora neodim.

Laserele din sticlă cu neodim funcționează similar cu laserele cu cristal de mai sus.

Laserele din sticlă cu neodim de putere redusă sunt utilizate în mod eficient pentru comunicarea cu fibră optică, iar cele mai critice două tehnologii pentru dezvoltarea comunicațiilor cu fibră optică sunt modularea semnalelor optice cu lasere semiconductoare și utilizarea laserelor din sticlă cu neodim ca repetitoare (vezi știința populară). seria de articole, nr. 61). Lumina de semnal este amplificată de Repetoare, iar semnalele optice pot fi transmise pe distanțe mari.

Laserele din sticlă cu neodim de mare putere sunt, de asemenea, ușor de realizat. Deoarece uniformitatea optică a sticlei de neodim este bună, este ușor de pregătit într-un material de volum mare, care este mai ușor de procesat decât cristalele, iar costul de producție al sticlei de neodim este foarte scăzut. Cu cât volumul tijei de sticlă de neodim este mai mare, cu atât energia laser de ieșire este mai mare; Prin urmare, laserele din sticlă cu neodim sunt laserele cu stare solidă preferate în practică, care pot fi de putere mică sau de mare putere.

Laserele din sticlă cu neodim de mare putere au fost folosite în experimentele de fuziune nucleară. În 1974, Shanghai Optical Machinery Institute a dezvoltat cu succes șase sisteme laser din sticlă neodim de mare putere la un nivel de nanosecundă de 100,000 megawați, care au realizat cu succes utilizarea unui laser pentru a genera plasmă de înaltă temperatură și densitate mare, aducand o mare contributie la dispozitivul de „aprindere” de fuziune nucleara.

Informații de contact:

Dacă aveți idei, nu ezitați să discutați cu noi. Indiferent unde sunt clienții noștri și care sunt cerințele noastre, ne vom urmări obiectivul de a oferi clienților noștri calitate înaltă, prețuri mici și cele mai bune servicii.