Abonați -vă la rețelele noastre de socializare pentru o postare promptă

Laserele, o piatră de temelie a tehnologiei moderne, sunt la fel de fascinante pe cât sunt complexe. La inima lor se află o simfonie a componentelor care lucrează la unison pentru a produce lumină coerentă și amplificată. Acest blog se ocupă de complexitatea acestor componente, susținute de principii și ecuații științifice, pentru a oferi o înțelegere mai profundă a tehnologiei laser.

Perspective avansate asupra componentelor sistemului laser: o perspectivă tehnică pentru profesioniști

Componentă	Funcţie	Exemple
Câștigă mediu	Mediul de câștig este materialul dintr -un laser folosit pentru amplificarea luminii. Facilitează amplificarea ușoară prin procesul de inversare a populației și emisie stimulată. Alegerea mediului de câștig determină caracteristicile de radiație ale laserului.	Lasere în stare solidă: de exemplu, ND: YAG (granat de aluminiu de aluminiu de yttrium dopat cu neodim), utilizat în aplicații medicale și industriale.Lasere cu gaz: de exemplu, lasere CO2, utilizate pentru tăiere și sudare.Lasere semiconductoare:de exemplu, diode laser, utilizate în comunicare cu fibră optică și indicatoare laser.
Sursa de pompare	Sursa de pompare oferă energie mediului de câștig pentru a obține inversarea populației (sursa de energie pentru inversarea populației), permițând funcționarea laserului.	Pompare optică: Utilizarea unor surse de lumină intense, cum ar fi flashlamps pentru a pompa lasere în stare solidă.Pompare electrică: Excitarea gazelor în lasere cu gaz prin curent electric.Pompare cu semiconductor: Utilizarea diodelor laser pentru a pompa mediul laser în stare solidă.
Cavitatea optică	Cavitatea optică, formată din două oglinzi, reflectă lumina pentru a crește lungimea de lumină a luminii în mediul de câștig, sporind astfel amplificarea luminii. Oferă un mecanism de feedback pentru amplificarea laserului, selectând caracteristicile spectrale și spațiale ale luminii.	Cavitate plană-plan: Utilizat în cercetarea de laborator, structură simplă.Cavitate plană-concave: Common în laserele industriale, oferă fascicule de înaltă calitate. Cavitatea inelară: Utilizat în modele specifice ale laserelor inelare, cum ar fi laserele cu gaz inelar.

Mediul de câștig: un nexus de mecanică cuantică și inginerie optică

Dinamica cuantică în mediul de câștig

Mediul de câștig este locul în care are loc procesul fundamental de amplificare a luminii, un fenomen adânc înrădăcinat în mecanica cuantică. Interacțiunea dintre stările energetice și particulele din mediu este guvernată de principiile emisiilor stimulate și inversarea populației. Relația critică dintre intensitatea luminii (I), intensitatea inițială (I0), secțiunea transversală de tranziție (σ21) și numărul de particule la cele două niveluri de energie (N2 și N1) este descrisă de ecuația I = I0E^(σ21 (N2-N1) L). Realizarea unei inversări a populației, unde N2> N1, este esențială pentru amplificare și este o piatră de temelie a fizicii laserului [1].

Sisteme cu trei niveluri față de patru niveluri

În proiectele laser practice, sistemele de trei niveluri și patru niveluri sunt utilizate în mod obișnuit. Sistemele pe trei niveluri, deși mai simple, necesită mai multă energie pentru a obține inversarea populației, deoarece nivelul inferior al laserului este starea de sol. Sistemele pe patru niveluri, pe de altă parte, oferă o cale mai eficientă către inversarea populației datorită descompunerii rapide non-radiații de la nivelul de energie mai mare, ceea ce le face mai răspândite în aplicațiile laser moderne [2].

Is Sticlă dopată cu erbiumUn mediu de câștig?

Da, sticla dopată cu erbium este într-adevăr un tip de mediu de câștig utilizat în sistemele cu laser. În acest context, „dopajul” se referă la procesul de adăugare a unei anumite cantități de ioni erbium (er³⁺) la sticlă. Erbium este un element de pământ rar care, atunci când este încorporat într -o gazdă de sticlă, poate amplifica eficient lumina prin emisii stimulate, un proces fundamental în funcționarea laserului.

Sticla dopată cu erbium este deosebit de notabilă pentru utilizarea sa în lasere cu fibre și amplificatoare de fibre, în special în industria telecomunicațiilor. Este potrivit pentru aceste aplicații, deoarece amplifică eficient lumina la lungimi de undă în jur de 1550 nm, ceea ce este o lungime de undă cheie pentru comunicațiile cu fibre optice, datorită pierderilor scăzute în fibrele standard de silice.

erbiumioni absorb lumina pompei (adesea dintr -undiodă laser) și sunt încântați de stări energetice mai mari. Când revin la o stare energetică mai mică, ei emit fotoni la lungimea de undă lasing, contribuind la procesul laser. Acest lucru face ca sticla dopată Erbium să fie un mediu de câștig eficient și utilizat pe scară largă în diferite modele laser și amplificatoare.

Bloguri înrudite: Știri - sticlă dopată Erbium: Știință și aplicații

Mecanisme de pompare: forța motrice a laserelor

Abordări diverse pentru realizarea inversării populației

Alegerea mecanismului de pompare este pivotă în proiectarea laserului, influențând totul, de la eficiență până la lungimea de undă de ieșire. Pomparea optică, folosind surse de lumină externă, cum ar fi flashlamps sau alte lasere, este comună în lasere în stare solidă și colorant. Metodele de descărcare electrică sunt de obicei folosite în laserele cu gaz, în timp ce laserele semiconductoare folosesc adesea injecția de electroni. Eficiența acestor mecanisme de pompare, în special în laserele cu stare solidă pompată cu diode, a fost un obiectiv semnificativ al cercetărilor recente, oferind o eficiență și o compactitate mai mare [3].

Considerații tehnice în eficiența pompei

Eficiența procesului de pompare este un aspect critic al proiectării laserului, care afectează performanța generală și adecvarea aplicațiilor. În laserele cu stare solidă, alegerea dintre flashlamps și diode laser ca sursă de pompă poate afecta semnificativ eficiența sistemului, sarcina termică și calitatea fasciculului. Dezvoltarea diodelor laser de înaltă putere, de înaltă eficiență, a revoluționat sisteme laser DPSS, permițând proiecte mai compacte și mai eficiente [4].

Cavitatea optică: Ingineria fasciculului laser

Proiectarea cavității: un act de echilibrare a fizicii și ingineriei

Cavitatea optică, sau rezonatorul, nu este doar o componentă pasivă, ci un participant activ la modelarea fasciculului laser. Proiectarea cavității, inclusiv curbura și alinierea oglinzilor, joacă un rol crucial în determinarea stabilității, a structurii modului și a ieșirii laserului. Cavitatea trebuie să fie proiectată pentru a îmbunătăți câștigul optic, reducând în același timp pierderile, o provocare care combină inginerie optică cu optica de undă5.

Condiții de oscilație și selecția modului

Pentru ca oscilația laser să apară, câștigul oferit de mediu trebuie să depășească pierderile din cavitate. Această afecțiune, însoțită de cerința pentru suprapunerea undelor coerente, dictează că sunt acceptate doar anumite moduri longitudinale. Distanța modului și structura generală a modului sunt influențate de lungimea fizică a cavității și de indicele de refracție al mediului de câștig [6].

Concluzie

Proiectarea și funcționarea sistemelor laser cuprind un spectru larg de principiile fizicii și ingineriei. De la mecanica cuantică care guvernează mediul de câștig până la ingineria complexă a cavității optice, fiecare componentă a unui sistem laser joacă un rol vital în funcționalitatea sa generală. Acest articol a oferit o privire asupra lumii complexe a tehnologiei laser, oferind perspective care rezonează cu înțelegerea avansată a profesorilor și inginerilor optici din domeniu.

Aplicație laser aferentă

Produse conexe

Diodă laser cu stare solidă

Creșteți -vă cercetările și aplicațiile cu seria noastră de lasere cu stare solidă (DPSS) cu diodă. Aceste lasere, echipate cu capabilități de pompare de mare putere, calitate excepțională a fasciculului și stabilitate de neegalat, oferă soluții versatile pentru aplicații

Array cu diode laser

Seria de stive de diode cu laser sunt disponibile în tablouri orizontale, verticale, poligon, inel și mini-stivuite, lipite împreună folosind tehnologie de lipire a AUSN.

Diodă cu laser cuplat cu fibre

Laserele diode cuplate cu fibre, care emit lumină netedă și circulară cu calitate simetrică a fasciculului, sunt definite ca dispozitive laser cu diode care cuplează lumina rezultată într-o fibră optică

Laser de sticlă dopat cu erbium

Laserul nostru de sticlă dopat cu erbium, cunoscut sub numele de laserul de sticlă ER de sigură de ochi de 1535nm, excelează în intervale de siguranță. Oferă performanțe fiabile, rentabile, care emite lumină absorbită de structurile de corni și ochi cristalin, asigurând siguranța retinei.

Referințe

1. Siegman, AE (1986). Lasere. Cărți de științe universitare.
2. Svelto, O. (2010). Principiile laserelor. Springer.
3. Koechner, W. (2006). Inginerie laser în stare solidă. Springer.
4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Lasere de stare solidă pompată cu diodă. În Manual de tehnologie și aplicații laser (vol. III). CRC PRESS.
5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Fizica laserului. Wiley.
6. Silfvast, WT (2004). Fundamentele laser. Cambridge University Press.