Laser solid: drift principer, tillämpning

Denna artikel visar vad är källorna till monokromatisk strålning och vilka är fördelarna med en halvledarlaser framför andra typer. Här får vi veta hur det finns en generation av koherent strålning, varför puls enheten mer kraftfull, vad som behövs gravyr. Det anses också vara tre krävs laserelement och hur det fungerar.

bandteori

Innan vi talar om hur man använder laser (solid state, till exempel), bör du överväga några av den fysiska modellen. Från skollektioner man minns att elektronerna runt kärnan är arrangerade i specifika banor eller energinivåer. Om till vårt förfogande inte en atom, och en hel del, det vill säga anser vi någon tredimensionell kropp, det finns ett problem.

Enligt den Pauli princip i denna kropp med en och samma energi kan bara finnas en elektron. Sålunda även den minsta korn innehåller ett stort antal atomer. Naturen har funnit i detta fall mycket graciös exit - energin för varje elektronenergi som skiljer sig från en angränsande till en mycket liten, nästan indiscernible belopp. I detta fall alla elektroner av en nivå av "pressas" in i ett enda energiband. Ett område där ligger längst bort från kärn elektroner, som kallas valens. Följ hennes område har en högre energi. Det elektroner röra sig fritt, och det kallas ledningsbandet.

Emission och absorption

Varje laser (solid-state, gas, kemiska) fungerar på principerna om elektron övergång från en zon till en annan. Om din kropp utsätts för ljus, fotonen till en elektron ger tillräckligt med kraft för att han var i ett högre energitillstånd. Omvänt, när en elektron överförs från ledningsbandet till valensen, avger den en foton. Om materialet är en halvledare eller en isolator, är valensen och ledningsbandet separerade av ett intervall, i vilket ingen nivå. Således elektronerna kan inte vara där. Detta intervall kallas bandgapet. Om fotonen har tillräckligt med energi, hoppa elektronerna övervinna detta intervall.

generationen

Funktionsprincipen hos den fasta-tillståndslaser är baserat på det faktum att ämnet i den förbjudna zonen skapas en så kallad inverterad skiktet. Elektron livstid på denna nivå är högre än under sin vistelse i ledningsbandet. Således, i en viss tid på det "ackumulera" elektroner. Detta kallas populationsinversion. När denna nivå med prickade elektroner passerar fotonen den önskade våglängden, det orsakar samtidig framställning av ett stort antal av identisk längd och fas hos ljusvågor. Dvs elektronerna är lavin allt på en gång till grundtillståndet, att alstra en stråle av monokromatiska fotoner tillräckligt hög effekt. Det bör noteras att det största problemet för den första laser utvecklingen var att hitta en sådan kombination av ämnen för vilka skulle vara möjligt population inversion av en av nivåerna. Den första arbetsmedium legerat stål rubin.

Sammansättningen av lasern

Solid-state laser på huvudkomponenterna skiljer sig från de andra arterna. Arbetsfluiden, där populationsinversionen av en av nivåerna, upplyst av en ljuskälla. Det kallas pumpning. det kan ofta vara en normal glödlampa eller ett gasurladdningsrör. Två parallella sträckande änden av arbetsfluid (solid-state laser kristall antar, gas - en vakuumatmosfär) bildar ett system av speglar, eller en optisk resonator. Den samlar i balken endast de fotoner som är parallella till utloppet. Pumpade fastatillståndslasrar sker typiskt via blixtlampor.

Typer av fastatillståndslasrar

Beroende på sättet av laserstrålen utgång skilja kontinuerliga och pulsade lasrar. Var och en av dem används och har sina egna egenskaper. Den största skillnaden - pulsade halvledarlasrar har en högre kapacitet. Eftersom för varje skott fotoner som "pålning", då en puls kan leverera högre energi än kontinuerlig svängning för samma tidsperiod. Ju mindre pulsen varar, desto kraftfullare varje "skott". Just nu är det tekniskt möjligt att bygga en femtosecond laser. En av dess puls varar omkring 10 ^-15 sekunder. Detta beroende är relaterad till det faktum att befolkningen i de omvända processerna som beskrivits ovan varar mycket liten. Ju längre behöva vänta innan du "shoot" laser, desto fler elektroner hinner lämna den inverterade nivån. I enlighet därmed, den reducerade koncentrationen och fotonenergin hos den utgående strålen.

lasergravering

Mönstren på ytan av metall- och glasföremål dekorerade med en persons dagliga liv. De kan tillämpas mekaniskt, kemiskt eller genom laser. Den senare metoden är den mest moderna. Dess fördelar jämfört med andra metoder såsom följer. Eftersom en direkt inverkan på arbetsytan inte är närvarande, är det nästan omöjligt att skada sak i processen för att applicera ett mönster eller inskription. Laserstrålen bränner mycket grunt spår: yta graverad med resterna släta och, därför, är den sak att inte skadas och håller längre. I fallet med metalllaserstråle ändrar själva strukturen i frågan, och orden kommer inte att blekna under många år. Om saken användas försiktigt, inte doppa den i syra eller deformeras, då flera generationer av mönster på den noggrant bevaras. Lasergravyr är bäst att välja en solid-state växling av två skäl: processerna i fasta är lättare att hantera och det är optimalt för förhållandet mellan produktion och priser.

installation

Gravyr, det finns speciella installation. Förutom direkt laser, de består av en mekanisk guide, i vilken laser rör sig, och övervakningsutrustning (dator). Lasermaskin används i många sektorer av mänsklig aktivitet. Ovanför talade vi om att dekorera bruksföremål. Registrerad bestick, tändare, glasögon, klockor för en lång tid kommer att förbli i familjen och bli påmind om de lyckliga stunder.

Men inte bara inhemska, utan även industrivaror kräver lasergravyr. Stora växter, såsom fordonsindustrin, släppt detaljer om ett stort antal: hundratusentals eller miljoner. Varje objekt måste märkas - när och vem som skapade den. Bättre sätt än lasergravyr, för att hitta icke, frigöra tid, kommer livslängden vara lång även för de rörliga delarna, vilket ökade risken för nötning. Lasermaskin, i detta fall måste kännetecknas av hög kapacitet och säkerhet. Trots allt, om graveringen åtminstone en bråkdel av en procent förändring av egenskaperna hos metalldelarna, den kan reagera olika på yttre stimuli. Till exempel ett avbrott i appliceringspunkten för inskriptionen. Men lämplig för hemmabruk enklare och billigare installation.