Aisea e tatau ai ona tatou iloa le mataupu faavae o lasers?
O le iloa o le eseesega i le va o lasers semiconductor masani, filo, discs, maYAG leisae mafai foi ona fesoasoani e maua se malamalama sili atu ma auai i le tele o talanoaga i le faagasologa o filifiliga.
O le tusiga e taulaʻi tele i le faʻasaienisi lauiloa: o se faʻamatalaga puupuu i le mataupu faavae o le gaosiga o le laser, le fausaga autu o lasers, ma le tele o ituaiga masani o lasers.
Muamua, o le mataupu faavae o le gaosiga o le laser
Leisa e gaosia e ala i le fegalegaleaiga i le va o le malamalama ma mea, ua taʻua o le faʻamalosia faʻamalositino faʻalauteleina; O le malamalama i le fa'alauteleina o le fa'avevela fa'aosofia e mana'omia ai le malamalama i manatu o Einstein o le fa'aoso fa'afuase'i, fa'aoso fa'aoso, ma fa'avevela fa'aosofia, fa'apea fo'i ma nisi o fa'avae fa'avae talafeagai.
Fa'avae Fa'atonu 1: Fa'ata'ita'iga a Bohr
O le Bohr faʻataʻitaʻiga e masani lava ona tuʻuina atu le fausaga i totonu o atoms, faʻafaigofie ona malamalama pe faʻafefea ona tupu le laser. O se atoma e aofia ai se nucleus ma electrons i fafo atu o le nucleus, ma o orbitals o electrons e le fa'asa'oloto. Electrons na'o ni orbital patino, lea e ta'ua ai le orbital pito i totonu o le eleele; Afai o se eletise i le tulaga o le eleele, o lona malosi e sili ona maualalo. Afai e oso ese se eletise mai se taamilosaga, e taʻua o le tulaga fiafia muamua, ma o le malosi o le tulaga fiafia muamua o le a maualuga atu nai lo le tulaga o le eleele; O le isi taamilosaga ua ta'ua o le tulaga lona lua;
O le mafuaʻaga e mafai ai ona tupu le laser ona o le electrons o le a gaoioi i orbit eseese i lenei faʻataʻitaʻiga. Afai e faʻaaogaina e le eletise le malosi, e mafai ona latou tamoe mai le tulaga o le eleele i le tulaga fiafia; Afai e toe foi mai se electron mai le tulaga fiafia i le tulaga o le eleele, o le a faamatuu atu le malosi, lea e masani ona faamatuu atu i le tulaga o se laser.
Fa'avae A'oa'oga 2: A'oa'oga Fa'asalaina a Einstein
I le 1917, na tuʻuina mai ai e Einstein le aʻoaʻoga o le faʻavevelaina faʻamalosi, o le faʻavae faʻavae mo le lasers ma le gaosiga o le laser: o le absorption poʻo le tuʻuina atu o mea e matuaʻi lava o le taunuuga o le fegalegaleaiga i le va o le radiation field ma vaega o loʻo fausia ai mea, ma lona autu. essence o le suiga lea o vaega ninii i le va o tulaga eseese o le malosi. E tolu faiga eseese i le fegalegaleai i le va o le malamalama ma mea: fa'aoso fa'afuase'i, fa'aoso fa'aosofia, ma fa'aoso fa'aoso. Mo se faiga o lo'o i ai le tele o vaega, o nei faiga e tolu e ola fa'atasi ma e vavalalata.
Fa'aoso fa'afuase'i:
E pei ona faʻaalia i le ata: o se eletise i luga o le maualuga o le malosi o le E2 e faʻafuaseʻi ona suia i le tulaga maualalo o le malosi E1 ma faʻauluina se photon ma le malosi o le hv, ma le hv=E2-E1; O lenei suiga fa'afuase'i ma le le feso'ota'i e ta'ua o le suiga fa'afuase'i, ma o galu o le malamalama e fa'aosoina e ala i suiga fa'afuase'i e ta'ua ole fa'avevela fa'afuase'i.
O uiga o le fa'aoso fa'afuase'i: O photon ta'itasi e tuto'atasi, fa'atasi ai ma fa'atonuga ma vaega eseese, ma o le taimi e tupu ai e fa'afuase'i fo'i. E a'afia i le malamalama le mautonu ma le vevesi, e le o le malamalama e manaʻomia e le laser. O le mea lea, e manaʻomia e le faʻagasologa o le laser le faʻaitiitia o lenei ituaiga o malamalama sese. O se tasi foi lea o mafuaʻaga e mafua ai ona se ese le malamalama o le galu o leisa eseese. Afai e pulea lelei, e mafai ona le amana'ia le vaega o le fa'aoso fa'afuase'i i le laser. O le mama o le laser, e pei o le 1060 nm, o le 1060 nm uma, O lenei ituaiga o leisa o loʻo i ai se fua faatatau absorption mautu ma le mana.
Fa'aoso fa'amago:
Electrons i tulaga maualalo le malosi (orbitals maualalo), pe a uma ona mitiia photons, suiga i le maualuga maualuga maualuga (orbitals maualuga), ma o lenei faagasologa e taʻua o le stimulated absorption. E taua tele le fa'aoso fa'aosoina ma o se tasi o fa'agasologa autu o pamu. O le puna puna o le laser e maua ai le malosi o le photon e mafua ai vaega i totonu o le auala e maua ai le suiga ma faʻatali mo faʻavevela faʻaosofia i tulaga maualuga o le malosi, faʻauluina le laser.
Fa'avevela fa'aosofia:
Pe a faʻafefeina e le malamalama o le malosi i fafo (hv = E2-E1), o le eletise i le maualuga maualuga o le malosi e faʻafiafiaina e le photon fafo ma oso i le maualuga o le malosi (o le maualuga o le taamilosaga e tamoe i le pito maualalo). I le taimi lava e tasi, e tuʻuina atu se photon e tutusa lelei ma le photon fafo. O lenei faagasologa e le mitiia le uluai malamalama excitation, o lea o le ai ai le lua photons tutusa, lea e mafai ona malamalama e pei o le electron feanu ese le photon muai mitiia, O lenei faagasologa luminescence ua taʻua o le radiation faaosofia, o le faafeagai faagasologa o absorption faaosofia.
A maeʻa ona manino le aʻoaʻoga, e matua faigofie lava ona fausia se leisa, e pei ona faʻaalia i le ata o loʻo i luga: i lalo o tulaga masani o le mautu o meafaitino, o le tele o le eletise o loʻo i le tulaga o le eleele, o le eletise i le eleele, ma le laser e faalagolago i luga. fa'avevela fa'aosofia. O le mea lea, o le fausaga o le leisa o le faʻatagaina faʻaosofia absorption e tupu muamua, aumaia electrons i le maualuga maualuga tulaga, ona tuuina atu lea o se excitation e mafua ai se numera tele o eletise maualuga maualuga e maua ai le radiation faaosofia, tatala photons, Mai lenei, e mafai ona gaosia le laser. O le isi, o le a matou faʻalauiloaina le fausaga laser.
Fa'a leisa:
Fa'afetaui le fausaga leisa ma tulaga fa'atupu leisa na ta'ua muamua ta'itasi:
Tulaga o mea na tutupu ma fa'atulagaina tutusa:
1. O loʻo i ai se auala faʻaogaina e maua ai le faʻalauteleina o le faʻaogaina e pei o le laser galue, ma o ona vaega faʻaagaoioia o loʻo i ai se fausaga maualuga malosi e talafeagai mo le faʻatupuina o faʻamalositino faʻamalosi (e masani lava ona mafai ona pamu electrons i orbitals maualuga-malosi ma o loʻo i ai mo se vaitaimi patino. , ona faamatuu atu lea o photons i le manava e tasi e ala i le faʻavevela faʻaosofia);
2. O loʻo i ai se puna faʻaoso i fafo (puna puna) e mafai ona pamu electrons mai le tulaga pito i lalo i le tulaga pito i luga, e mafua ai le feliuaʻi o numera fasimea i le va o le pito i luga ma le pito i lalo o le laser (o lona uiga, pe a sili atu le malosi o le eletise nai lo vaega maualalo-malosi), e pei o le xenon lamepa i YAG lasers;
3. O loʻo i ai se gaʻo resonant e mafai ona ausia le laser oscillation, faʻateleina le umi o le galue o le mea faigaluega leisa, siaki le faʻaogaina o le galu o le malamalama, pulea le faʻalauteleina o le ala o le ave, filifili faʻateleina le faʻavevesi faʻavevesi e faʻaleleia ai le monochromaticity (faʻamautinoa o le e fa'auluina le laser i se malosi fa'apitoa).
O le fausaga tutusa o loʻo faʻaalia i le ata o loʻo i luga, o se fausaga faigofie o le YAG laser. O isi fausaga atonu e sili atu ona faigata, ae o le autu o lenei. O le faagasologa o le gaosiga o le laser o loʻo faʻaalia i le ata:
Fa'avasegaina leisa: e masani ona fa'avasega e ala i le fa'aogaina o le ala po'o le fa'aola malosi
Maua fa'avasegaga feololo:
leisa carbon dioxide: O le auala maua o le carbon dioxide leisa o le helium maCO2 leisa,faʻatasi ai ma le umi o le galu o le laser o le 10.6um, o se tasi lea o oloa laser muamua e faʻalauiloa. O le uelo muamua o le laser na fa'avae i luga o le carbon dioxide leisa, lea o lo'o fa'aaogaina i le taimi nei mo le ueloina ma le tipiina o mea e le o ni u'amea (ie, palasitika, laupapa, ma isi). E le gata i lea, e faʻaaogaina foi i masini lithography. Leisa carbon dioxide e le mafai ona tuʻuina atu e ala i alava mata ma fealuaʻi i ala faʻapitoa faʻapitoa, O le Tongkuai muamua na faia lelei, ma le tele o meafaigaluega tipi na faʻaaogaina;
YAG (yttrium alumini garnet) leisa: YAG tioata doped i neodymium (Nd) po'o yttrium (Yb) u'amea uamea o lo'o fa'aogaina e fai ma ala fa'ameamea leisa, fa'atasi ai ma le umi o le galu o le 1.06um. O le YAG leisa e mafai ona fa'auluina pulusi maualuga, ae o le averesi o le mana e maualalo, ma o le maualuga o le malosi e mafai ona o'o atu i le 15 taimi le malosi. Afai e masani lava o le laser pulse, e le mafai ona ausia le gaioiga faifaipea; Ae e mafai ona tuʻuina atu e ala i filo faʻapipiʻi, ma i le taimi lava e tasi, o le maualuga o le absorption o mea uʻamea e faʻateleina, ma ua amata ona faʻaaogaina i mea maualuga reflectivity, muamua faʻaaogaina i le fanua 3C;
Fiber laser: O le taimi nei i le maketi o loʻo faʻaaogaina le fiber doped ytterbium e avea ma ala faʻatau, ma le umi o le galu o le 1060nm. Ua toe vaevaeina i fiber ma disc lasers e faavae i luga o foliga o le ala; Fiber optic o lo'o fa'atusalia le IPG, ae fa'atusa le tisiki i Tongkuai.
Semiconductor laser: O le auala maua o se semiconductor PN junction, ma o le galu umi o le laser semiconductor e masani lava i le 976nm. I le taimi nei, o le semiconductor near-infrared lasers e masani ona faʻaaogaina mo le faʻapipiʻiina, faʻatasi ai ma le malamalama i luga aʻe o le 600um. Laserline o se sui pisinisi o lasers semiconductor.
Fa'avasegaina ile faiga ole malosi ole gaioiga: Pulse laser (PULSE), quasi continuous laser (QCW), fa'aauau leisa (CW)
Pulse leisa: nanosecond, picosecond, femtosecond, o lenei leisa pulusua maualuga (ns, pulse lautele) e masani ona ausia le maualuga maualuga o le malosi, faʻagaioiga maualuga (MHZ), faʻaaogaina mo le faʻaogaina o kopa manifinifi ma le alumini mea eseese, faʻapea foʻi ma le faʻamamaina tele. . I le faʻaaogaina o le maualuga maualuga o le malosi, e mafai ona faʻafefeteina le mea faʻavae, faʻatasi ai ma le maualalo o le taimi gaioiga ma le vevela laʻititi o le sone. E i ai le lelei i le gaosiga o mea e sili ona manifinifi (lalo 0.5mm);
Fa'aauau leisa (QCW): Ona o le maualuga o le toe fai ma le maualalo o le taamilosaga o tiute (i lalo ifo o le 50%), o le lauteleleisa QCWe oʻo atu i le 50 us-50 ms, faʻatumu le va i le va o le kilowatt maualuga faʻaauau pea le fiber laser ma le Q-switched pulse laser; O le maualuga o le malosi o se leisa fibre faifai pea e mafai ona oʻo atu i le 10 taimi i le averesi o le mana i lalo o le faʻaauauina o le faʻaogaina. QCW lasers e masani ona i ai ni auala se lua, o le tasi o loʻo faʻaauau pea le uʻamea i le mana maualalo, ma o le isi o loʻo faʻapipiʻiina leisa faʻatasi ma le malosi maualuga o le 10 taimi le malosi, lea e mafai ona ausia mea mafiafia ma sili atu le vevela, aʻo pulea foi le vevela i totonu o se laititi tele;
Fa'aauau leisa (CW): O le mea lea e masani ona fa'aaogaina, ma o le tele o leisa o lo'o va'aia i luga o le maketi o le CW lasers e fa'aauau pea le fa'auluina o le laser mo le fa'aogaina o le uelo. ua vaevaeina alava lasers i le tasi-mode ma le tele-mode lasers e tusa ai ma diameters autu eseese ma uiga utu, ma e mafai ona fetuunai i vaaiga eseese talosaga.
Taimi meli: Tes-20-2023
