Mataupu Faavae o le Fa'atupuina o le Laser

Aiseā e tatau ai ona tatou iloa le mataupu faavae o le lasers?

Iloaina o eseesega i le va o leisa masani o le semiconductor, alava, tisiketi, maLeisa YAGe mafai fo'i ona fesoasoani e malamalama atili ai ma auai atili ai i ni talanoaga i le taimi o le faiga o filifiliga.

O le tusiga e taulaʻi tele i le saienisi lauiloa: o se faʻatomuaga puupuu i le mataupu faavae o le gaosiga o le laser, le fausaga autu o le lasers, ma le tele o ituaiga masani o le lasers.

Muamua, o le mataupu faavae o le gaosiga o le laser

E gaosia le laser e ala i le fegalegaleaiga i le va o le malamalama ma meafaitino, e taʻua o le stimulated radiation amplification; O le malamalama i le stimulated radiation amplification e manaʻomia ai le malamalama i manatu o Einstein e uiga i le spontaneous emission, stimulated absorption, ma le stimulated radiation, faʻapea foʻi ma nisi o faʻavae taua.

Faavae Fa'avae 1: Fa'ata'ita'iga Bohr

O le faʻataʻitaʻiga a Bohr e tuʻuina atu ai le fausaga i totonu o atomu, ma faigofie ai ona malamalama i le auala e tupu ai lasers. O se atomu e aofia ai se nucleus ma electrons i fafo atu o le nucleus, ma e le faʻafuaseʻi le orbitals o electrons. E naʻo ni orbitals patino o electrons, o loʻo i ai le orbital pito i totonu e taʻua o le ground state; Afai o loʻo i ai se electron i le ground state, o lona malosi e maualalo. Afai e oso ese se electron mai se orbit, e taʻua o le ground state muamua, ma o le malosi o le ground state muamua o le a maualuga atu nai lo le ground state; O le isi orbit e taʻua o le second excited state;

O le mafuaʻaga e mafai ai ona tupu le laser ona o le a gaoioi eletise i ni taamilosaga eseese i lenei faʻataʻitaʻiga. Afai e mitiia e eletise le malosi, e mafai ona latou tamoʻe mai le tulaga eleele i le tulaga faʻaosofia; Afai e toe foʻi mai se eletise mai le tulaga faʻaosofia i le tulaga eleele, o le a faʻasaʻolotoina le malosi, lea e masani ona faʻasaʻolotoina i le tulaga o se laser.

Fa'avae Fa'avae 2: O le A'oa'oga Fa'aosofia o le Fa'asalalauina o le Fa'asalalauina a Einstein

I le 1917, na fautuaina ai e Einstein le aʻoaʻoga o le faʻaosofia o le radiation, o le faʻavae autū lea o le faʻaaogaina o le lasers ma le gaosiga o le laser: o le mitiia poʻo le faʻasalalauina o meafaitino o le taunuuga lea o le fegalegaleaiga i le va o le fanua o le radiation ma vaega e fausia ai meafaitino, ma o lona uiga autū o le fesuiaʻiga lea o vaega i le va o tulaga eseese o le malosi. E tolu faiga eseese i le fegalegaleaiga i le va o le malamalama ma meafaitino: le faʻasalalauina faʻafuaseʻi, le faʻasalalauina faʻaosofia, ma le mitiia faʻaosofia. Mo se faiga e aofia ai le tele o vaega, o nei faiga e tolu e masani ona iai faatasi ma e fesoʻotaʻi vavalalata.

Fa'asa'olotoina fa'afuase'i:

E pei ona faʻaalia i le ata: o se eletise i le tulaga maualuga le malosi E2 e fesuiaʻi faʻafuaseʻi i le tulaga maualalo le malosi E1 ma faʻasalalauina se photon ma le malosi o le hv, ma le hv=E2-E1; O lenei faiga fesuiaʻiga faʻafuaseʻi ma e le fesoʻotaʻi e taʻua o le fesuiaʻiga faʻafuaseʻi, ma o galu malamalama e faʻasalalauina e fesuiaʻiga faʻafuaseʻi e taʻua o le faʻasalalauga faʻafuaseʻi.

O uiga o le fa'asalalauga fa'afuase'i: E tuto'atasi photon ta'itasi, e eseese itu ma vaega, ma e fa'afuase'i fo'i le taimi e tupu ai. E patino i le malamalama le mautonu ma le vevesi, e le o le malamalama e mana'omia e le laser. O le mea lea, e mana'omia e le faiga o le gaosiga o le laser ona fa'aitiitia lenei ituaiga o malamalama sese. O se tasi fo'i lea o mafua'aga e iai ai le malamalama sese i le galu o le tele o laser. Afai e pulea lelei, e mafai ona le amana'iaina le vaega o le fa'asalalauga fa'afuase'i i le laser. O le mama o le laser, e pei o le 1060 nm, e 1060 nm uma lava, O lenei ituaiga laser e iai se fua fa'atatau ma le malosi e fa'asusu mautu.

Fa'aosofia le mitiia:

O eletise i tulaga maualalo o le malosi (low orbitals), a uma ona mitiia photons, ona fesuia'i lea i tulaga maualuga o le malosi (high orbitals), ma o lenei faiga e ta'ua o le stimulated absorption. O le stimulated absorption e taua tele ma o se tasi o faiga autu o le pamuina. O le puna o le pamu o le laser e maua ai le malosi o le photon e mafua ai ona fesuia'i vaega i totonu o le gain medium ma fa'atali mo le stimulated radiation i tulaga maualuga o le malosi, ma fa'asalalauina ai le laser.

Fa'asalalauga fa'aosofia:

A fa'avevela e le malamalama o le malosi mai fafo (hv=E2-E1), o le eletise i le tulaga maualuga o le malosi e fa'aosofia e le photon mai fafo ma oso i le tulaga maualalo o le malosi (e tamo'e le ta'amilosaga maualuga i le ta'amilosaga maualalo). I le taimi lava e tasi, e fa'asalalauina ai se photon e tutusa lelei ma le photon mai fafo. O lenei faiga e le mitiia ai le malamalama fa'aosofia muamua, o lea o le a iai ni photon tutusa se lua, lea e mafai ona malamalama i ai o le electron e feanu i fafo le photon na mitiia muamua. O lenei faiga o le luminescence e ta'ua o le stimulated radiation, o le faiga fa'afeagai lea o le stimulated absorption.

A maeʻa ona manino le talitonuga, e matuā faigofie lava ona fausia se laser, 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 electrons o loʻo i le tulaga eleele, electrons i le tulaga eleele, ma e faʻalagolago le laser i le faʻaosofia o le radiation. O le mea lea, o le fausaga o le laser o le faʻatagaina lea o le mitiia o le faʻaosofia e tupu muamua, ma aumaia electrons i le tulaga maualuga o le malosi, ona tuʻuina atu lea o se faʻaosofia e mafua ai le tele o electrons maualuga le malosi e ui atu i le faʻaosofia o le radiation, ma faʻasaʻoloto ai photons, Mai lenei mea, e mafai ona gaosia le laser. O le isi, o le a matou faʻalauiloaina le fausaga o le laser.

Fausaga o le laser:

Fa'afetaui le fausaga o le laser ma tulaga o le gaosiga o le laser na ta'ua muamua ta'itasi:

Tulaga o le mea na tupu ma le fausaga talafeagai:

1. E iai se auala e maua ai le malosi e maua ai le aafiaga o le faʻateleina o le laser working medium, ma o ona vaega faʻagaoioia e iai se fausaga o le malosi e talafeagai mo le faʻatupuina o le faʻaosofia o le radiation (e masani lava ona mafai ona pamuina electrons i orbitals maualuga le malosi ma iai mo se vaitaimi patino, ona faʻasaʻoloto lea o photons i le manava e tasi e ala i le faʻaosofia o le radiation);

2. E iai se puna fa'aosofia mai fafo (puna pamu) e mafai ona pamuina eletise mai le tulaga maualalo i le tulaga maualuga, ma mafua ai ona fesuia'i le numera o vaega i le va o tulaga maualuga ma tulaga maualalo o le laser (e pei o le, pe a tele atu vaega malolosi nai lo vaega vaivai), e pei o le lamepa xenon i le YAG lasers;

3. E iai se avanoa e mafai ona ausia ai le laser oscillation, faʻateleina le umi o le galuega a le mea faigaluega laser, faʻasalalau le faiga o galu malamalama, pulea le itu o le faʻasalalauina o le ave, faʻateleina faʻapitoa le faʻaosofia o le faʻasalalauina o le tele o le faʻasalalauina e faʻaleleia atili ai le monochromaticity (ia mautinoa o loʻo faʻatinoina le laser i se malosi patino).

O le fausaga talafeagai o loʻo faʻaalia i le ata o loʻo i luga, o se fausaga faigofie lea o se laser YAG. Atonu e sili atu ona lavelave isi fausaga, ae o le autu lea. O le faagasologa o le gaosiga o le laser o loʻo faʻaalia i le ata:

Fa'avasegaga o le laser: e masani ona fa'avasegaina e ala i le gain medium po'o le ituaiga o le malosi o le laser

Fa'avasegaga o le Gain medium:

Leisa kaponi taiokesaitaO le auala e maua ai le laser carbon dioxide o le helium maleisa CO2,fa'atasi ai ma le galu laser o le 10.6um, o se tasi lea o oloa laser muamua na fa'alauiloa. O le fa'avevela laser muamua sa fa'avae tele lava i le laser carbon dioxide, lea e fa'aaogaina nei mo le fa'avevela ma le tipiina o mea e le o ni u'amea (ie, palasitika, laupapa, ma isi). E le gata i lea, e fa'aaogaina fo'i i masini lithography. E le mafai ona fa'asalalauina le laser carbon dioxide e ala i alava opitika ma e malaga i auala opitika fa'ale-spatial, O le Tongkuai muamua sa faia lelei tele, ma sa fa'aaogaina le tele o masini tipi;

YAG (yttrium aluminum garnet) laser: O tioata YAG ua fa'afefiloi i le neodymium (Nd) po'o le yttrium (Yb) metal ions e fa'aaogaina e fai ma auala e maua ai le laser, fa'atasi ai ma le galu emission o le 1.06um. E mafai e le YAG laser ona fa'aalia ni pulses maualuluga, ae o le averesi o le malosiaga e maualalo, ma o le tumutumu o le malosiaga e mafai ona o'o atu i le 15 taimi o le averesi o le malosiaga. Afai o se pulse laser tele lava, e le mafai ona ausia le fa'aauau pea o le gaosiga; Ae e mafai ona fa'asalalauina e ala i alava opitika, ma i le taimi lava e tasi, e fa'ateleina le fua faatatau o le mitiia o mea u'amea, ma ua amata ona fa'aogaina i mea e maualuga le atagia, muamua fa'aogaina i le fanua 3C;

Leisa alava: O le maketi i le taimi nei e faʻaaogaina le alava ua faʻapipiʻiina i le ytterbium e fai ma auala e maua ai le eletise, ma le umi o le galu e 1060nm. E vaevaeina foʻi i leisa alava ma leisa tisiketi e faʻatatau i le foliga o le auala; O le alava optic e faʻatusa i le IPG, aʻo le tisiketi e faʻatusa i le Tongkuai.

Leisa Semiconductor: O le auala e maua ai le eletise o se semiconductor PN junction, ma o le galu o le laser semiconductor e masani lava i le 976nm. I le taimi nei, o le laser semiconductor near-infrared e masani ona faʻaaogaina mo le ufiufi, ma faʻatasi ai ma ni moli e sili atu i le 600um. O le Laserline o se faʻataʻitaʻiga o le laser semiconductor.

Fa'avasegaina e tusa ai ma le ituaiga o gaioiga o le malosi: Pulse laser (PULSE), quasi continuous laser (QCW), continuous laser (CW)

Leisa fa'a-pulse: nanosecond, picosecond, femtosecond, o lenei leisa fa'a-pulse maualuga-tele (ns, lautele o le fa'a-pulse) e masani ona mafai ona ausia le malosi maualuga, fa'agasologa maualuga (MHZ), e fa'aaogaina mo le fa'agasologaina o mea manifinifi o le kopa ma le alumini e eseese, fa'apea fo'i ma le fa'amamāina. I le fa'aaogaina o le malosi maualuga, e mafai ona vave fa'a'asu'i ai le mea autu, fa'atasi ai ma le taimi e itiiti ai le gaioiga ma le vaega la'ititi e a'afia i le vevela. E iai ona lelei i le fa'agasologaina o mea manifinifi (i lalo ifo o le 0.5mm);

Quasi continuous laser (QCW): Ona o le maualuga o le fua faatatau o le toe fai ma le maualalo o le taamilosaga o le tiute (i lalo ifo o le 50%), o le lautele o le pulse oLeisa QCWe oʻo atu i le 50 us-50 ms, e faʻatumuina ai le va i le va o le kilowatt level continuous fiber laser ma le Q-switched pulse laser; O le malosi pito i luga o se quasi continuous fiber laser e mafai ona oʻo atu i le 10 taimi o le malosiaga averesi i lalo o le faʻagaioiga faʻaauau. O le QCW lasers e masani ona i ai ni faiga se lua, o le tasi o le faʻaauau pea o le faʻapipiʻiina i le malosiaga maualalo, ma le isi o le pulsed laser welding ma le malosiaga pito i luga o le 10 taimi o le malosiaga averesi, lea e mafai ona ausia ai mea mafiafia ma sili atu le vevela o le faʻapipiʻiina, aʻo pulea foʻi le vevela i totonu o se vaega laʻititi lava;

Leisa Fa'aauau (CW): O le leisa lea e sili ona fa'aaogaina, ma o le tele o leisa o lo'o va'aia i luga o le maketi o leisa CW lea e fa'aauau pea ona fa'asalalauina le leisa mo le fa'agasologa o le uelo. O leisa alava e vaevaeina i leisa e tasi le faiga ma leisa e tele-faiga e tusa ai ma le lautele eseese o le autu ma le lelei o le ave, ma e mafai ona fetu'una'i i tulaga fa'aoga eseese.