Laser stałej: zasady działania, aplikacja

Ten artykuł pokazuje, jakie są źródła promieniowania monochromatycznego i jakie są zalety lasera półprzewodnikowego w stosunku do innych typów. Tutaj dowiadujemy się, jak tam jest generacja spójnego promieniowania, czemu urządzenie impuls mocniejszy, co jest potrzebne, grawerowanie. Jest również uważany trzech wymaganych elementów lasera i jak to działa.

teoria band

Zanim porozmawiamy o tym, jak działa laser (stan stałą, na przykład), należy wziąć pod uwagę niektóre z modelu fizycznego. Od lekcji szkolnych pamięta, że elektrony wokół jądra umieszczone są w określonych orbitach lub poziomów energetycznych. Jeśli mamy do dyspozycji nie jeden atom, i dużo, to uważamy, każdy organ trójwymiarowy, jest jeden problem.

Zgodnie z zasadą Pauliego, w tym ciała z jednej i tej samej energii może być tylko jeden elektron. W ten sposób, nawet najmniejszych ziaren zawiera dużą liczbę atomów. Natura się w tym przypadku wyjście smukłością – energia każdej energii elektronów różny od przylegających do bardzo małych ilości prawie niedostrzegalna. W tym przypadku wszystkie elektrony z jednego poziomu „wciśnięty” do jednego zespołu energetycznego. Obszar, w którym znajdują się najbardziej odległe od elektronów rdzenia, zwany wartościowość. Śledź jej powierzchnia ma wyższą energię. To elektrony przemieszczają się swobodnie, i to się nazywa pasma przewodnictwa.

Emisja i absorpcja

Każdy laser (półprzewodnikowy, gaz, chemiczne) działa na zasadzie przechodzenia elektronów z jednej strefy do drugiej. Jeśli organizm jest narażony na światło, foton do elektronu daje wystarczającą moc, aby był w wyższym stanie energetycznym. Z drugiej strony, gdy elektrony przenosi od pasma przewodnictwa wartościowości emituje fotonu. Jeśli materiał jest półprzewodnik albo izolator wartościowość i zespół przewodzenia są oddzielone od siebie przerwą, w której nie ma poziomu. W związku z powyższym, elektrony nie mogą być tam. Przedział ten nazywany jest pasmo wzbronione. Jeżeli foton ma wystarczająco dużo energii, elektrony skok przezwyciężyć ten przedział.

generacja

Zasada działania lasera półprzewodnikowego opiera się na fakcie, że substancja w zakazanym strefie powstaje tzw warstwę odwrócony. Żywotność elektronów na tym poziomie jest wyższy niż podczas jego pobytu w paśmie przewodnictwa. Tak więc, w pewnym okresie czasu na nim „akumuluj” elektrony. Jest to tak zwana inwersja obsadzeń. Gdy poziom ten przerywanymi elektronów foton przekazuje żądaną długość fali powoduje równoczesne wytwarzanie dużej liczby identycznej długości i fazy fali światła. Oznacza to, że elektrony są lawina naraz do stanu podstawowego, generujące wiązkę fotonów monochromatycznych dostatecznie dużej mocy. Należy zauważyć, że głównym problemem w pierwszym rozwoju lasera było znalezienie takiej kombinacji substancji, dla których byłoby możliwe odwrócenie populacja jednego z poziomów. Pierwszy pracy stali rubin średniej stopu.

Skład lasera

laser półprzewodnikowy na głównych komponentów różni się od innych gatunków. Płyn roboczy, w którym odwrócenie populacja jednym z poziomów, oświetlony przez źródło światła. Nazywa się pompowanie. często może być zwykła lampa żarowa lub rura wyładowcza. Dwa równoległe rozciągające się koniec płynu roboczego (półprzewodnikowego lasera kryształu przyjmuje, gaz – atmosfera próżnia) tworzą układ luster lub rezonatora optycznego. Zbiera się w wiązkę fotonów tylko te, które są równoległe do wylotu. Tłoczone lasery półprzewodnikowe zazwyczaj odbywa się za pomocą lamp błyskowych.

Typy laserów półprzewodnikowych

W zależności od trybu wyjścia wiązki laserowej odróżnić ciągłych i impulsowych laserów. Każdy z nich jest używany i ma swoje własne cechy. Główna różnica – impulsowo lasery półprzewodnikowe mają większą pojemność. Ponieważ przy każdym ujęciu fotonów jak „palowania”, a następnie jeden impuls jest w stanie dostarczyć większą energię niż ciągłej oscylacji w tym samym okresie czasu. Im mniejszy impuls trwa, tym silniejsza każdy „strzał”. W tej chwili jest to technicznie możliwe, aby zbudować femtosekundowego lasera. Jednym z jej impulsu trwa około 10 ^-15 sekund. Taka zależność jest związane z faktem, że populacja odwrotne procesy, jak opisano powyżej, trwają bardzo małe. Im dłużej trzeba czekać zanim ty laser „Shoot”, tym więcej elektrony mają czas na opuszczenie odwrócony poziom. W związku z tym, zmniejszenie stężenia i fotonów energia wiązki wyjściowej.

grawerowanie laserowe

Wzory na powierzchni przedmiotów metalowych i szklanych ozdobione codziennym życiu człowieka. Mogą być stosowane mechanicznie, chemicznie lub za pomocą lasera. Ta ostatnia metoda jest najnowocześniejszy. Jego zalety w stosunku do innych metod, jak następuje. Ponieważ bezpośredni wpływ na powierzchni roboczej nie jest obecny, to jest prawie niemożliwe, aby uszkodzić coś w procesie stosowania wzór lub napis. Burns wiązka laserowa bardzo płytkie rowek: powierzchnia z wygrawerowanym pozostaje gładka, a zatem rzeczą nie jest uszkodzona i będzie trwać dłużej. W przypadku wiązki laserowej metalu zmienia samą strukturę materii, a słowa nie znikną od wielu lat. Jeśli sprawa stosować ostrożnie, nie zanurzać go w kwasie lub odkształcić, a następnie kilka pokoleń wzór na nim dokładnie zachowane. grawerowanie laserowe jest najlepiej wybrać półprzewodnikowy przełączania dwóch powodów: procesy w ciałach stałych są łatwiejsze do zarządzania, a to jest optymalny dla stosunku wydajności i ceny.

instalacja

Grawerowanie, istnieje specjalna instalacja. Oprócz bezpośredniego lasera, składają się one z mechanicznym przewodnika, w którym porusza się laser i sprzęt monitorujący (komputer). Maszyna laser jest używany w wielu dziedzinach działalności człowieka. Powyżej rozmawialiśmy o zdobienia przedmiotów codziennego użytku. Zarejestrowany sztućce, zapalniczki, okulary, zegarki na długi czas pozostanie w rodzinie i będzie przypominał o szczęśliwych chwil.

Jednak nie tylko krajowe, lecz także towary przemysłowe wymagają grawerowanie laserowe. Duże rośliny, takie jak motoryzacja, wydany szczegóły ogromnych ilościach: setki tysięcy lub miliony. Każdy element musi być oznakowany – kiedy i kto go stworzył. Lepszy sposób niż grawerowania laserowego, aby znaleźć non, czas zwalniania, żywotność będzie długo nawet dla części ruchomych, które zwiększyły ryzyko ścieranie. urządzenie laserowe, w tym przypadku musi charakteryzować się dużą pojemnością i bezpieczeństwa. W końcu, jeśli grawerowanie przynajmniej ułamek procentowej zmiany właściwości elementów metalowych, można różnie reagują na bodźce zewnętrzne. Na przykład przerwa w momencie stosowania napisem. Jednak nadaje się do użytku domowego prostsze i tańsze instalacji.