Laser fast: drift principper, anvendelse

Denne artikel viser, hvad er kilder til monokromatisk stråling, og hvad er fordelene ved en solid-state laser forhold til andre typer. Her får vi at vide, hvordan der er en generation af kohærent stråling, hvorfor puls-enhed mere kraftfuld, hvad der er behov gravering. Der er også betragtes tre krævede laser element, og hvordan det virker.

band teori

Før vi taler om, hvordan man betjener laseren (fast form, for eksempel), bør du overveje nogle af de fysisk model. Fra skole lektioner man husker, at elektronerne omkring kernen er arrangeret i bestemte baner eller energi niveauer. Hvis vi har til rådighed ikke et atom, og en masse, der er, vi betragter enhver tredimensionel krop, der er et problem.

Ifølge Paulis princip, kan i dette organ med en og samme energi kun være én elektron. Således indeholder selv den mindste korn et stort antal atomer. Naturen har fundet i dette tilfælde meget yndefulde exit - energien af hver elektronenergi forskellig fra en tilstødende til en meget lille, næsten umærkelig beløb. I dette tilfælde alle elektroner på et niveau af "presset" til en enkelt energi bånd. Et område, hvor er placeret længst væk fra de centrale elektroner, kaldet valens. Følg hendes område har en højere energi. Det elektroner bevæge sig frit, og det kaldes ledningsbåndet.

Emission og absorption

Enhver laser (solid-state, gas, kemisk) virker på principperne om elektron overgang fra en zone til en anden. Hvis din krop er udsat for lyset, fotonen til en elektron giver strøm nok til at han var i en højere energitilstand. Omvendt, når en elektron overføres fra ledningsbåndet til valensen, udsender en foton. Hvis materialet er en halvleder eller en isolator, er valensen og ledningsbåndet adskilt af et interval, hvor der ikke niveau. Følgelig kan elektroner ikke være der. Dette interval kaldes båndgab. Hvis fotonen har nok energi, hoppe elektronerne overvinde dette interval.

generation

Princippet om solid-state laser drift er baseret på det faktum, at stoffet i den forbudte zone skabes en såkaldt inverteret lag. Electron levetid på dette niveau er højere end under sit ophold i overledning bandet. I en vis periode på det "akkumulere" elektroner. Dette kaldes befolkning inversion. Når dette niveau med stiplede elektroner, fotonen passerer den ønskede bølgelængde, det forårsager samtidig produktion af et stort antal af identisk længde og fasen af lysbølger. Dvs. elektronerne er lavine på én gang til grundtilstanden, generering af et bundt monokromatiske fotoner tilstrækkelig høj effekt. Det skal bemærkes, at det største problem af den første laser udvikling var at finde en sådan kombination af stoffer, for hvilke ville være muligt befolkning inversion af et af niveauerne. Den første arbejdsmiddelstrøm legeret stål rubin.

Sammensætningen af laseren

Solid-state laser på hovedkomponenterne er forskellig fra de andre arter. Arbejdsgruppen væske, hvor populationsinversionen af et af niveauerne, belyst af en lyskilde. Det kaldes pumpning. det kan ofte være en normal glødelampe eller en gasudladningsrør. To parallelle forløbende ende af arbejdsfluidet (solid-state laser krystal antager, gas - et vakuum atmosfære) danner et system af spejle eller en optisk resonator. Der indsamles i strålen kun de fotoner, der er parallelle til udløbet. Pumpet faststoflasere sker typisk via blitzlamper.

Former for faststoflasere

Afhængig af laserstrålen output skelne kontinuerte og pulserede lasere. Hver af dem bliver brugt og har sine egne karakteristika. Den væsentligste forskel - pulset faststoflasere har en højere kapacitet. Da for hvert skud fotoner som "hober", så en impuls er i stand til at levere højere energi end kontinuerlig svingning for samme tidsperiode. Jo mindre pulsen varer, jo mere kraftfuld hver "skud". I øjeblikket er det teknologisk muligt at bygge en femtosekund laser. En af dens puls varer omkring 10 ^-15 sekunder. Sådan afhængighed er relateret til det faktum, at befolkningen i de omvendte processer som beskrevet ovenfor varer meget meget lille. Jo længere er behov for at vente, før du "skyde" laser, jo flere elektroner har tid til at forlade den omvendte niveau. Følgelig den reducerede koncentration og fotonenergi på udgangsstrålebanen.

lasergravering

Mønstrene på overfladen af metal og glas elementer dekoreret med en persons daglige liv. De kan anvendes mekanisk, kemisk eller med laser. Sidstnævnte metode er den mest moderne. Dens fordele frem for andre metoder som følger. Da en direkte indvirkning på arbejdsfladen ikke er til stede, er det næsten umuligt at ødelægge ting i processen med at anvende et mønster eller påskrift. Laserstrålen forbrændinger meget lav rille: overflade indgraveret med resterne glat, og derfor er de ting ikke er beskadiget, og vil vare længere. I tilfælde af metal laserstråle ændrer selve strukturen af stof, og ordene vil ikke falme i mange år. Hvis de ting bruges forsigtigt, ikke fordybe det i syre eller deformerer, så flere generationer af mønster på den nøjagtigt bevaret. Lasergravering er bedst at vælge en solid-state skifte af to grunde: processerne i faste stoffer er lettere at administrere, og det er optimalt for forholdet mellem produktion og priser.

installation

Gravering, der er særlig installation. Ud over direkte laser, de består af en mekanisk guide, hvori laser bevæger sig, og overvågningsudstyr (computer). Laser maskine bruges i mange sektorer af menneskelig aktivitet. Ovenfor talte vi om udsmykning dagligvarer. Registrerede bestik, lightere, briller, ure i lang tid vil forblive i familien og vil blive mindet om de lykkelige øjeblikke.

Men ikke kun indenlandske, men også industrivarer kræver lasergravering. Store planter, såsom bilindustrien, udgivet detaljer om enorme antal: hundreder af tusinder eller millioner. Hvert emne skal være mærket - når og som skabte det. Bedre måde end lasergravering, for at finde ikke, release tid, vil levetiden være lang, selv for de bevægelige dele, hvilket har øget risikoen for slitage. Laser maskine, i dette tilfælde skal være kendetegnet ved høj kapacitet og sikkerhed. Efter alt, hvis graveringen mindst en brøkdel af en procent ændring egenskaberne af metaldele, det kan reagere forskelligt på eksterne stimuli. For eksempel kan en pause i det punkt i anvendelsen af indskriften. Men der er egnet til brug i hjemmet enklere og billigere installation.