Prinsip dasar operasi laser

Prinsip kerja dasar laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) dumasar kana fénoména émisi cahaya anu dirangsang. Ngaliwatan runtuyan desain sareng struktur anu tepat, laser ngahasilkeun sinar kalayan koherensi, monokromatisitas, sareng kacaangan anu luhur. Laser seueur dianggo dina téknologi modéren, kalebet dina widang sapertos komunikasi, kadokteran, manufaktur, pangukuran, sareng panalungtikan ilmiah. Efisiensi anu luhur sareng karakteristik kontrol anu tepat ngajantenkeun éta komponén inti tina seueur téknologi. Di handap ieu aya katerangan lengkep ngeunaan prinsip kerja laser sareng mékanisme rupa-rupa jinis laser.

1. Émisi anu Dirangsang

Émisi anu dirangsangnyaéta prinsip dasar di balik generasi laser, anu mimiti diajukeun ku Einstein dina taun 1917. Fenomena ieu ngajelaskeun kumaha foton anu langkung koheren dihasilkeun ngaliwatan interaksi antara cahaya sareng materi kaayaan tereksitasi. Pikeun langkung ngartos émisi anu dirangsang, hayu urang mimitian ku émisi spontan:

Émisi SpontanDina atom, molekul, atanapi partikel mikroskopis anu sanés, éléktron tiasa nyerep énergi éksternal (sapertos énergi listrik atanapi optik) sareng transisi ka tingkat énergi anu langkung luhur, anu katelah kaayaan tereksitasi. Nanging, éléktron kaayaan tereksitasi henteu stabil sareng pamustunganana bakal uih deui ka tingkat énergi anu langkung handap, anu katelah kaayaan dasar, saatos periode anu pondok. Salila prosés ieu, éléktron ngaleupaskeun foton, anu mangrupikeun émisi spontan. Foton sapertos kitu acak dina hal frékuénsi, fase, sareng arah, sahingga kurang koherensi.

Émisi anu DirangsangKonci pikeun émisi anu dirangsang nyaéta nalika éléktron dina kaayaan tereksitasi mendakan foton anu énergina cocog sareng énergi transisina, foton éta tiasa ngadorong éléktron pikeun uih deui ka kaayaan dasar bari ngaleupaskeun foton anyar. Foton anyar éta sami sareng anu aslina dina hal frékuénsi, fase, sareng arah rambatan, ngahasilkeun cahaya anu koheren. Fenomena ieu sacara signifikan nguatkeun jumlah sareng énergi foton sareng mangrupikeun mékanisme inti laser.

Pangaruh Eupan Balik Positip tina Émisi anu DirangsangDina desain laser, prosés émisi anu dirangsang diulang sababaraha kali, sareng pangaruh eupan balik positif ieu tiasa ningkatkeun jumlah foton sacara éksponénsial. Kalayan bantosan rongga résonansi, koherensi foton dijaga, sareng inténsitas sinar cahaya terus ningkat.

2. Gain Sedeng

Thesedeng gainnyaéta bahan inti dina laser anu nangtukeun amplifikasi foton sareng kaluaran laser. Éta mangrupikeun dasar fisik pikeun émisi anu dirangsang, sareng sipat-sipatna nangtukeun frékuénsi, panjang gelombang, sareng kakuatan kaluaran laser. Jenis sareng karakteristik média gain sacara langsung mangaruhan aplikasi sareng kinerja laser.

Mékanisme ÉksitasiÉléktron dina média gain perlu diéksitasi ka tingkat énergi anu langkung luhur ku sumber énergi éksternal. Prosés ieu biasana kahontal ku sistem suplai énergi éksternal. Mékanisme éksitasi umum kalebet:

Pompa Listrik: Ngaéksitasi éléktron dina média gain ku cara nerapkeun arus listrik.

Pompa Optik: Ngahibur média ku sumber cahaya (sapertos lampu kilat atanapi laser anu sanés).

Sistem Tingkat ÉnergiÉléktron dina média gain biasana disebarkeun dina tingkat énergi anu spésifik. Anu paling umum nyaétasistem dua tingkatjeungsistem opat tingkatDina sistem dua tingkat anu saderhana, éléktron transisi tina kaayaan dasar ka kaayaan tereksitasi teras uih deui ka kaayaan dasar ngaliwatan émisi anu dirangsang. Dina sistem opat tingkat, éléktron ngalaman transisi anu langkung rumit antara tingkat énergi anu béda, anu sering ngahasilkeun efisiensi anu langkung luhur.

Jenis-jenis Media Gain:

Sedeng Panguat GasContona, laser hélium-néon (He-Ne). Média gain gas dipikanyaho ku kaluaran anu stabil sareng panjang gelombang anu tetep, sareng seueur dianggo salaku sumber cahaya standar di laboratorium.

Sedeng Panguatan CairContona, laser pewarna. Molekul pewarna gaduh sipat eksitasi anu saé dina panjang gelombang anu béda-béda, janten idéal pikeun laser anu tiasa diatur.

Sedeng Gain PadetContona, laser Nd (neodymium-doped yttrium aluminium garnet). Laser ieu efisien pisan sareng kuat, sareng seueur dianggo dina industri motong, ngelas, sareng aplikasi médis.

Sedeng Gain SemikonduktorContona, bahan galium arsenida (GaAs) loba dipaké dina alat komunikasi jeung optoéléktronik saperti dioda laser.

3. Rongga Resonator

Therongga resonatornyaéta komponén struktural dina laser anu dianggo pikeun eupan balik sareng amplifikasi. Fungsi intina nyaéta pikeun ningkatkeun jumlah foton anu dihasilkeun ngaliwatan émisi anu dirangsang ku cara ngaréfléksikeun sareng ngaamplifikasi aranjeunna di jero rongga, sahingga ngahasilkeun kaluaran laser anu kuat sareng fokus.

Struktur Rongga ResonatorBiasana diwangun ku dua eunteung sajajar. Anu hiji nyaéta eunteung anu pinuh ku réfléksi, katelaheunteung tukang, sareng anu sanésna nyaéta eunteung anu sabagian ngaréfléksikeun, anu katelaheunteung kaluaranFoton-foton mantul ka tukang ka jero rohangan sarta diamplifikasi ngaliwatan interaksi jeung média gain.

Kaayaan RésonansiDesain rongga resonator kedah nyumponan sarat-sarat anu tangtu, sapertos mastikeun yén foton ngabentuk gelombang nangtung di jero rongga. Ieu meryogikeun panjang rongga janten kelipatan tina panjang gelombang laser. Ngan gelombang cahaya anu nyumponan sarat-sarat ieu anu tiasa dikuatkeun sacara efektif di jero rongga.

Sinar KaluaranEunteung anu sabagian ngaréfléksikeun ngamungkinkeun sabagian tina sinar cahaya anu dikuatkeun nembus, ngabentuk sinar kaluaran laser. Sinar ieu ngagaduhan arah, koherensi, sareng monokromatisitas anu luhur..

Upami anjeun hoyong terang langkung seueur atanapi resep kana laser, mangga ngahubungi kami:

Lumispot

Alamat: Gedong 4 #, No.99 Jalan Furong ka-3, Distrik Xishan Wuxi, 214000, Cina

Telp: + 86-0510 87381808.

HP: + 86-15072320922

Email: sales@lumispot.cn

Situs wéb: www.lumispot-tech.com