Laser pevná látka: provozní principy, aplikace

Tento článek ukazuje, jak jsou zdroje monochromatického záření a jaké jsou výhody polovodičového laseru ve srovnání s ostatními typy. Zde je nám řečeno, jak je zde generaci koherentního záření, proč pulzní zařízení silnější, co je potřeba rytí. K dispozici je také považován za tři požadované laserové prvek a jak to funguje.

teorie band

Předtím, než budeme mluvit o tom, jak provozovat laser (Solid State, například), měli byste zvážit některé z fyzikálního modelu. Z vyučování si uvědomíme, že elektrony kolem jádra jsou uspořádány v určitých drahách nebo energetické hladiny. Pokud máme k dispozici ani jeden atom, a hodně, to znamená, že budeme posuzovat veškeré trojrozměrné těleso, je tam jeden problém.

V souladu s principem Pauli, v tomto těle s jedné a téže energie může být pouze jeden elektron. Proto i nejmenší zrno obsahuje velký počet atomů. Příroda našla v tomto případě velmi elegantní výstup - energie každé elektronové energie odlišný od sousedící s velmi malou, téměř nerozeznatelný množství. V tomto případě jsou všechny elektrony jedné úrovně „lisované“ do jednoho energetického pásma. Oblast, v níž se nachází nejdále od jádra elektrony, zvané valenční. Sledujte její plocha má vyšší energii. To elektrony volně pohybovat, a to se nazývá vedení band.

Emise a absorpce

Každý laser (solid-state, plyn, chemikálie) pracuje na principu elektronového přechodu z jedné zóny do druhé. Je-li vaše tělo je vystaveno světlu, foton na elektron dává dostatek energie, aby mu bylo ve vyšším energetickém stavu. Naopak, když je elektron přenesen z pásma vodivosti na mocenství, emituje foton. V případě, že materiál je polovodič nebo izolátor, valence a vodivostního pásu jsou odděleny intervalem, ve kterém není úroveň. V souladu s tím, elektrony nemohou být. Tento interval se nazývá zakázaný pás. V případě, že foton má dostatek energie, elektrony jump překonání tohoto intervalu.

generace

Princip činnosti v pevné fázi laserem je založen na skutečnosti, že látka v zakázaném pásmu je vytvořen tzv invertovaný vrstvu. Electron životnost na této úrovni je vyšší než během svého pobytu v pásmu vodivosti. Proto je v určitou dobu na to „akumulovat“ elektrony. Tento jev se nazývá inverzní populace. Když je tato úroveň tečkovanými elektrony, foton prochází požadovanou vlnovou délkou, to způsobí, že současná výroba velkého množství stejné délky a fázi světelné vlny. To znamená, že elektrony jsou lavina najednou k základnímu stavu, generování paprsku monochromatického fotonů dostatečně vysoké energie. Je třeba poznamenat, že hlavní problém prvního vývoje laserového bylo nalézt takovou kombinaci látek, pro které by bylo možné inverze populace jednoho z úrovní. První pracovní médium legované oceli rubín.

Složení laseru

Solid-state laser na hlavních složek se liší od ostatních druhů. Pracovní tekutina, ve které populace inverze jedné z úrovní, osvětlené světelným zdrojem. To se nazývá čerpání. to může být často normální žárovka nebo plynový výboj trubice. Dvě paralelní probíhající konec pracovní tekutiny (solid-state laserového krystalu předpokládá, plyn - vakuum atmosféra) tvoří systém zrcadel, nebo optický rezonátor. Sbírá v paprsku pouze ty fotony, které jsou rovnoběžné s výstupem. Čerpané polovodičové lasery obvykle dochází prostřednictvím zábleskových svítidel.

Druhy pevnolátkových laserů

V závislosti na způsobu výstupu laserového paprsku rozlišit kontinuální a pulzní lasery. Každý z nich se používá a má své vlastní charakteristiky. Hlavní rozdíl - pulzním polovodičové lasery mají vyšší kapacitu. Vzhledem k tomu, pro každého snímku fotonů jako „hromadí“, pak jeden impuls je schopen dodávat vyšší energii, než je plynulé oscilací za stejné časové období. Čím menší je puls trvá, tím silnější každý „záběr“. V tuto chvíli je to technicky možné stavět femtosekundového laseru. Jednou z jeho puls trvá asi 10 ^-15 sekund. Taková závislost souvisí s tím, že populace reverzně procesů, jak je popsáno výše trvá velice malé. Čím delší je třeba čekat na vás „shoot“ laseru, tím více elektronů mít čas opustit obráceného úroveň. V souladu s tím, snížená koncentrace a fotonová energie výstupního svazku.

laserové gravírování

Vzory na povrchu kovových a skleněných předmětů zdobených každodenního života člověka. Mohou se aplikovat mechanicky, chemicky nebo laserem. Druhá metoda je nejmodernější. Jeho výhody oproti jiným metodám následovně. Vzhledem k tomu, přímý dopad na pracovní ploše není k dispozici, je téměř nemožné poškodit věc v procesu aplikace vzor nebo nápis. Laserový paprsek hoří velmi mělké drážky: povrch s vyrytým ostatky hladké, a proto je to není poškozena a vydrží déle. V případě kovových laserového paprsku mění samotnou strukturu hmoty, a slova nebude slábnout po mnoho let. V případě, že věc používat opatrně, neponořujte jej v kyselině nebo deformovat, a pak několik generací vzorem na něm přesně zachována. Laserové gravírování je nejlepší zvolit spínací polovodičový ze dvou důvodů: procesy v pevných látkách jsou snadněji spravovat, a to je optimální pro poměr výkonu a ceny.

instalace

Rytina, existují speciální instalace. Kromě přímé laseru, že se skládá z mechanického vedení, ve kterém laser pohybuje, a monitorovací zařízení (počítač). Laserový přístroj se používá v mnoha odvětvích lidské činnosti. Výše jsme hovořili o zdobení každodenní předměty. Registrovaný příbory, zapalovače, brýle, hodinky na dlouhou dobu zůstane v rodině a bude připomínat šťastných okamžiků.

Nicméně, a to nejen na domácím, ale i průmyslové zboží vyžadují laserové gravírování. Velké rostliny, jako je automobilový průmysl, zveřejnil podrobnosti o obrovských počtech: stovky tisíc nebo miliony. Každá položka musí být označena - kdy a kdo ji vytvořil. Lepší způsob, než laserové gravírování, najít non, čas uvolnění, životnost bude dlouhá i pro zablokování pohyblivých částí, což zvýšilo riziko oděru. Laserový přístroj, v tomto případě musí být charakterizována vysokou kapacitou a bezpečnost. Koneckonců, v případě, že rytina alespoň zlomek procentní změna vlastnosti kovových částí, může reagovat odlišně na vnější podněty. Například zlomu v místě aplikace nápisu. Nicméně, vhodné pro domácí použití jednodušší a levnější instalace.