الصلبة ليزر: مبادئ التشغيل، وتطبيق

يوضح هذا المقال ما هي مصادر الإشعاع أحادي اللون وما هي مزايا ليزر الحالة الصلبة على أنواع أخرى. هنا يقال لنا كيف يكون هناك جيل من الإشعاع متماسك، لماذا جهاز النبض أكثر قوة، والنقش ما هو مطلوب. وهناك أيضا النظر ثلاثة عناصر الليزر المطلوبة وكيف يعمل.

نظرية الفرقة

قبل أن نتحدث عن كيفية تشغيل الليزر (الحالة الصلبة، على سبيل المثال)، يجب عليك أن تنظر بعض من النموذج المادي. من دروس مدرسة واحدة يتذكر أن الإلكترونات حول النواة يتم ترتيب في مدارات محددة أو مستويات الطاقة. إذا كان في حوزتنا لا ذرة واحدة، والكثير، وهذا هو، ونحن نعتبر أي جسم ثلاثي الأبعاد، هناك مشكلة واحدة.

وفقا ل مبدأ باولي، في هذه الهيئة مع واحد وبنفس الطاقة يمكن أن يكون إلكترون واحد فقط. وهكذا يحتوي حتى أصغر الحبوب عدد كبير من الذرات. وقد وجدت الطبيعة في هذه الحالة خروج مشرف جدا - طاقة كل إلكترون طاقة مختلفة من المتاخمة ل، كمية مدرك تقريبا صغيرة جدا. في هذه الحالة جميع الإلكترونات من مستوى واحد من "ضغط" في الفرقة الطاقة واحدة. منطقة التي تقع أبعد من الإلكترونات الأساسية، ودعا التكافؤ. اتبع منطقتها لديها طاقة أعلى. ومن الإلكترونات التحرك بحرية، ويطلق عليه اسم نطاق التوصيل.

الانبعاث والامتصاص

أي ليزر (الحالة الصلبة، والغاز، والمواد الكيميائية) يعمل على مبادئ انتقال الإلكترون من منطقة إلى أخرى. إذا تعرضت جسمك على ضوء ذلك، فإن الفوتون إلى الإلكترون يعطي ما يكفي من القوة لانه كان في حالة طاقة أعلى. على العكس من ذلك، عندما يتم نقل الإلكترون من الفرقة التوصيل إلى التكافؤ، تنبعث منه الفوتون. وإذا كانت المادة هي أشباه الموصلات أو عازل، يتم فصل التكافؤ ونطاق التوصيل عن طريق فاصل التي لا يوجد مستوى. وفقا لذلك، يمكن أن الإلكترونات لا يكون هناك. ويسمى هذا الفاصل الزمني الفجوة الفرقة. إذا كان الفوتون ديه ما يكفي من الطاقة، والإلكترونات القفز التغلب على هذه الفترة.

جيل

ويستند مبدأ التشغيل ليزر الحالة الصلبة على حقيقة أن هذه المادة في المنطقة المحرمة يتم إنشاء ما يسمى طبقة مقلوب. الإلكترون مدى الحياة على هذا المستوى هو أعلى من خلال وجوده في الفرقة التوصيل. وهكذا، في فترة معينة من الوقت على ذلك "تراكم" الإلكترونات. وهذا ما يسمى انعكاس السكان. عندما هذا المستوى من الإلكترونات المنقطة، الفوتون يمر الطول الموجي المطلوب، فإنه يتسبب الجيل المتزامن لعدد كبير من طول متطابقة ومرحلة من موجات الضوء. وهذا يعني أن الإلكترونات هي الانهيار في كل مرة إلى دولة أرض الواقع، وتوليد شعاع من الفوتونات أحادية اللون عالية بما فيه الكفاية السلطة. وتجدر الإشارة إلى أن المشكلة الرئيسية لتطور الليزر الأولى كانت لإيجاد مثل مزيج من المواد التي من الممكن عكس سكان أحد المستويات. سبائك المتوسط أولا العمل روبي الصلب.

تشكيل ليزر

ليزر الحالة الصلبة على عناصر رئيسية يختلف عن الأنواع الأخرى. وسائل العمل، والذي عكس سكان أحد المستويات، مضيئة من مصدر الضوء. ويسمى الضخ. فإنه يمكن في كثير من الأحيان يكون مصباح وهاج العادي أو أنبوب تصريف الغاز. اثنين موازية نهاية تمتد من وسائل العمل (الكريستال ليزر الحالة الصلبة تفترض والغاز - جو فراغ) تشكيل نظام المرايا، أو مرنان البصرية. تجمعها في شعاع سوى تلك الفوتونات التي هي موازية للمنفذ. ضخ ليزر الحالة الصلبة يحدث عادة من خلال مصابيح فلاش.

أنواع الليزر في الحالة الصلبة

اعتمادا على طريقة إخراج شعاع ليزر يميز الليزر المستمر ونابض. يستخدم كل منها وخصائصها. الفرق الرئيسي - نابض ليزر الحالة الصلبة لديها قدرة أعلى. منذ لكل الفوتونات النار مثل "تتراكم"، ثم نبضة واحدة قادرة على توفير طاقة أعلى من التذبذب المستمر للفترة الزمنية نفسها. أصغر نبض يدوم، وأكثر قوة كل "أردي". في الوقت الراهن، فمن الممكن تقنيا لبناء ليزر الفيمتو ثانية. واحدة من نبضها تستغرق حوالي 10 ^-15 ثانية. يرتبط هذا الاعتماد إلى حقيقة أن سكان العمليات العكسية على النحو المبين أعلاه يستمر صغيرة جدا. ويعد في حاجة إلى الانتظار قبل أن "إطلاق النار" ليزر، والمزيد من الإلكترونات لديها الوقت لترك مستوى مقلوب. وفقا لذلك، وانخفاض التركيز والفوتون طاقة شعاع الانتاج.

النقش بالليزر

أنماط على سطح العناصر المعدنية والزجاج مزينة الحياة اليومية للشخص. يمكن تطبيقها ميكانيكيا، كيميائيا أو عن طريق الليزر. الأسلوب الأخير هو الأكثر حداثة. مزاياه أكثر الأساليب الأخرى على النحو التالي. منذ تأثير مباشر على سطح العمل غير موجود، فإنه يكاد يكون من المستحيل تلف شيء في عملية تطبيق نمط أو نقش. الحروق شعاع الليزر ضحلة جدا الأخدود: سطح منقوش مع رفات نحو سلس، وبالتالي، لا يتم تلف شيء، وسوف تستمر لفترة أطول. في حالة شعاع الليزر معدنية يغير هيكل جدا من المسألة، والكلمات لن تتلاشى لسنوات عديدة. إذا كان الشيء تستخدم بعناية، لا تزج به في حامض أو تشوه، ثم عدة أجيال من نمط عليه الحفاظ عليها بدقة. النقش بالليزر هو أفضل لاختيار الحالة الصلبة تبديل لسببين: العمليات في المواد الصلبة هي أسهل لإدارة، وأنه هو الأمثل لنسبة من الإنتاج والأسعار.

تركيب

النقش، وهناك تركيب خاص. بالإضافة إلى الليزر المباشر، فإنها تتكون من دليل الميكانيكية، والذي يتحرك الليزر، ومعدات الرصد (الكمبيوتر). ويستخدم آلة الليزر في العديد من قطاعات النشاط البشري. فوق تحدثنا عن تزيين الأدوات اليومية. مسجل السكاكين، والولاعات، والنظارات، والساعات لفترة طويلة ستبقى في الأسرة وسيتم تذكير من لحظات سعيدة.

ومع ذلك، ليس فقط السلع المحلية ولكن أيضا الصناعية تتطلب النقش بالليزر. المصانع الكبيرة، مثل صناعة السيارات، عن تفاصيل أعداد هائلة: مئات الآلاف أو الملايين. يجب أن تكون وضعت كل بند - عندما والذي خلقها. طريقة أفضل من النقش بالليزر، للعثور غير، الافراج عن الوقت، وخدمة الحياة تكون طويلة حتى بالنسبة للأجزاء متحركة، مما أدى إلى زيادة خطر التآكل. آلة الليزر، في هذه الحالة يجب أن تتسم قدرة عالية والسلامة. بعد كل شيء، إذا كان النقش على الأقل جزء من التغيير في المئة خصائص الأجزاء المعدنية، ويمكن أن تتفاعل بشكل مختلف للمؤثرات الخارجية. على سبيل المثال، كسر في وجهة تطبيق النقش. ومع ذلك، ومناسبة للاستخدام المنزلي بساطة وتركيب أرخص.