Laser solid: principii de operare, aplicații

Acest articol arată care sunt sursele de radiație monocromatică și care sunt avantajele unui laser în stare solidă față de alte tipuri. Aici ni se spune cum există o generație de radiație coerentă, de ce dispozitiv puls mai puternic, ceea ce este nevoie de gravura. Există, de asemenea, luate în considerare trei elemente cu laser necesare și cum funcționează.

teoria bandă

Înainte de a vorbi despre modul în care să opereze cu laser (stare solidă, de exemplu), ar trebui să ia în considerare o parte din modelul fizic. De la lecții de școală își amintește că electronii din jurul nucleului sunt aranjate în orbite specifice sau niveluri de energie. Dacă la dispoziția noastră nu un atom, și o mulțime, care este, luăm în considerare orice corp tridimensional, există o problemă.

Conform principiului lui Pauli, în acest corp cu una și aceeași energie poate fi doar un singur electron. Astfel, chiar și cea mai mică cereale conține un număr mare de atomi. Natura a găsit în acest caz de ieșire foarte grațioasă - energia fiecare energie de electroni diferit de la un adiacent la o cantitate foarte mică, aproape neinteligibil. În acest caz, toți electronii de un nivel de „presat“ într-o singură bandă de energie. O zonă în care sunt situate cel mai departe de electronii de bază, numit de valență. Urmează zona ei are o energie mai mare. Ea electronii se deplasează liber, și se numește banda de conducție.

Emisii și absorbție

Orice cu laser (solid-state, gaz, chimice) funcționează pe principiile tranziției electronilor de la o zonă la alta. În cazul în care corpul tau este expus la lumina, foton la un electron dă suficientă putere pentru el a fost într-o stare de energie mai mare. In schimb, atunci când un electron este transferat din banda de conducție valenței, el emite un foton. Dacă materialul este un semiconductor sau un izolator, valență și banda de conducție sunt separate printr-un interval în care nici un nivel. Prin urmare, electronii nu pot fi acolo. Acest interval se numește diferența de bandă. Dacă fotonul are suficientă energie, electronii sari a depăși acest interval.

generație

Principiul de funcționare a laserului în stare solidă se bazează pe faptul că substanța în zona interzisă este creat un strat de așa-numita inversat. Electron viață la acest nivel este mai mare decât în timpul șederii sale în banda de conducție. Astfel, într-o anumită perioadă de timp pe ea „acumulează“ electroni. Aceasta se numește inversiune populației. Atunci când acest nivel de electroni punctate, fotonii trece lungimea de undă dorită, provoacă generarea simultană a unui număr mare de lungime identică și de fază a undelor de lumină. Adică, electronii sunt avalanșă dintr-o dată la starea solului, generând un fascicul de fotoni monocromatice putere suficient de mare. Trebuie remarcat faptul că problema principală a primei de dezvoltare cu laser a fost de a găsi o astfel de combinație de substanțe pentru care ar fi posibilă inversarea populației a unuia dintre nivelurile. Primul lucru rubin oțel aliat mediu.

Compozitia laserului

cu laser în stare solidă pe componentele principale este diferită de celelalte specii. Fluidul de lucru, în care inversiunea populația unuia dintre nivelurile, iluminate de o sursă de lumină. Este numit de pompare. acesta poate fi de multe ori o lampă cu incandescență normală sau un tub de evacuare a gazelor. Două paralele capăt ce se extinde a fluidului de lucru (cristal cu laser solid-state presupune, gaz - o atmosferă de vid) formează un sistem de oglinzi sau un rezonator optic. Se colectează în fasciculul numai acele fotoni care sunt paralele cu orificiul de evacuare. Pompate lasere cu semiconductori apare, de obicei, prin intermediul lămpilor bliț.

Feluri de lasere cu semiconductori

În funcție de modul de ieșire fascicul laser distinge lasere și impulsuri continue. Fiecare dintre ele este utilizat și are propriile sale caracteristici. Diferența principală - impulsuri lasere cu semiconductori au o capacitate mai mare. Deoarece pentru fiecare fotografie fotoni, cum ar fi „piling“, atunci un impuls este capabil de a furniza energie mai mare decât oscilație continuă pentru aceeași perioadă de timp. Cel mai mic pulsul dureaza, cu atat mai puternic, fiecare „împușcat“. În momentul de față, este tehnologic posibil să se construiască un cu laser femtosecond. Unul dintre pulsul dureaza aproximativ 10 ^{-15 secunde.} O astfel de dependență este legată de faptul că populația proceselor inverse așa cum este descris mai sus durează foarte foarte mici. Cu cât mai mult nevoia de a aștepta înainte de a „trage“ cu laser, cei mai mulți electroni au timp pentru a părăsi nivelul inversat. Prin urmare, reducerea concentrației și energia fotonilor a fasciculului de ieșire.

gravare cu laser

Modelele de pe suprafața de articole din metal și sticlă decorate cu viața de zi cu zi a unei persoane. Ele pot fi aplicate mecanic, chimic sau cu laser. Această din urmă metodă este cea mai modernă. Avantajele sale fata de alte metode, după cum urmează. Din moment ce un impact direct pe suprafața de lucru nu este prezent, este aproape imposibil de a deteriora lucru în procesul de aplicare a unui model sau inscripție. Arsurile de fascicule laser foarte mică adâncime canelură: suprafața gravată cu rămâne netedă și, prin urmare, ceea ce nu este deteriorat și va dura mai mult. În cazul fasciculului laser de metal se schimbă structura însăși a materiei, iar cuvintele nu vor dispărea timp de mai mulți ani. Dacă lucrul utilizat cu atenție, nu-l scufundați în acid sau deforma, apoi de mai multe generații de model pe ea păstrat cu acuratețe. Gravura laser este cel mai bine pentru a alege trecerea unui solid-state din două motive: în procesele de solide sunt mai ușor de gestionat, și este optimă pentru raportul dintre producție și prețuri.

instalare

Gravură, există instalații speciale. În plus față de laser, direct, ele constau dintr-un ghid mecanic, în care se mișcă cu laser, precum și echipamente de monitorizare (computer). mașină cu laser este utilizat în mai multe sectoare ale activității umane. Mai sus am vorbit despre decorare obiecte de zi cu zi. Tacâmuri înregistrat, brichete, pahare, ceasuri pentru o lungă perioadă de timp va rămâne în familie și va fi amintit de momentele fericite.

Cu toate acestea, nu numai bunurile interne, ci și industriale necesită gravare cu laser. plante mari, cum ar fi industria automobilelor, a lansat detalii cu privire la un număr imens: sute de mii sau milioane. Fiecare element trebuie să fie marcate - când și care a creat-o. modalitate mai bună decât gravare cu laser, pentru a găsi timp non, eliberarea, durata de viață va fi mult timp chiar și pentru părțile aflate în mișcare, care a crescut riscul de abraziune. mașină cu laser, în acest caz, trebuie să se caracterizeze printr-o capacitate și o siguranță ridicată. La urma urmei, dacă gravura cel puțin o fracțiune de schimbare procentuală proprietățile pieselor metalice, poate reacționa diferit la stimuli externi. De exemplu, o pauză în punctul de aplicare al inscripției. Cu toate acestea, potrivit pentru uz casnic mai simplu și mai ieftin de instalare.