Скільки існує лазерних генераторів? (Частина 1)

Відповідно до аналізу принципулазерна генераціяВідомо, що лазер під дією «джерела збудження», кількість електронів високого рівня атома збільшується, і перехід на низький рівень після перебування протягом дуже короткого часу, і лазер випромінюється в той самий час. Неважко знати, що повинно існувати багато-багато атомів речовини, здатних випромінювати лазерне світло під дією «джерела збудження».

Грубо кажучи, для створення лазерного генератора є чотири елементи:

① Виберіть робоче середовище для створення лазера. Це може бути газ, рідина, тверда речовина або напівпровідник, якщо в середовищі можна досягти інверсії населеності частинок, можна отримати лазер.

② Важливо вибрати «мотиватор». «Джерело збудження» змушує електрони середовища з низьким рівнем ефективно переходити на високий рівень, досягаючи так званого зворотного числа електронів. Методом газового розряду можна використовувати електрони з кінетичною енергією для збудження атомів діелектрика, що називається електричним збудженням; Імпульсне джерело світла також можна використовувати для опромінення робочого середовища, що називається світловим збудженням; Є термічні стимули, хімічні стимули і так далі. Різні режими збудження візуалізуються як накачування або накачування. Мета «накачування» полягає в тому, щоб кількість частинок на високому рівні енергії перевищувала кількість частинок на низькому.

③ Також важливо побудувати резонатор. Оскільки інтенсивність лазера, створюваного «накачуванням», дуже слабка і не може бути застосована практично, слабкий лазер потрібно резонувати з лазером, щоб вихід лазера був посилений для досягнення ступеня практичного застосування.

④ Для високоенергетичних лазерів потрібні системи охолодження. Через сильне світло всередині резонатора резонатор потребує охолодження.

За робочим середовищем лазер розрізняють твердотільні лазери, газові лазери, напівпровідникові лазери, хімічні лазери, а зараз є «прозорий керамічний лазер».

За режимом випромінювання лазера розрізняють лазери безперервної дії та імпульсні.

Показники ефективності лазера в основному зосереджені в таких аспектах: По-перше, частотний діапазон лазерного променя, оскільки лазер може робити «джерело збудження», але також може виконувати спектральний аналіз джерела світла, тому необхідно знати, спектр лазера; По-друге, це потужність лазерного променя, особливо максимальна потужність, оскільки розмір потужності визначає діапазон застосування лазера; По-третє, це площа опромінення концентрації енергії лазерного променя, оскільки площа опромінення різна в різних додатках.

Ⅰ. Твердотільні лазери

Лазери можна виготовляти з багатьох твердих матеріалів. Зокрема, за допомогою синтетичних методів у процесі виробництва кераміки можна створювати кристали, що містять різні компоненти, які називаються «прозорим керамічним лазерним середовищем». Зараз лазер, виготовлений із штучних кристалів, дуже зручний і практичний. Ось три поширені твердотільні лазери.

1. Рубіновий лазер

Першим лазером був рубіновий. У липні 1960 року Майман успішно створив перший у світі рубіновий лазер, він засвітив світлом спалаху в кристал рубіна, створивши когерентний імпульсний лазерний промінь, який шокував світ і викликав бум у розробці лазерів.

Аналіз показує, що рубін — це кристал, а його матриця — Al2O3 (оксид алюмінію), який містить 0.03-0.4 відсотка (вагове співвідношення) Cr2O3 (триоксид хрому), тому ви можете пресувати ці матеріали порошкове формування, вакуумне спікання, ви можете виробляти штучний рубіновий кристал, із штучним рубіновим стрижнем, виробництво лазера чудово, широко використовується, цей тип лазерного середовища також був повністю вивчений; Зокрема, «джерело насоса» використовує сильну імпульсну ксенонову лампу; Резонатор все ще старий, на обох кінцях лазера, навпроти один одного, два дзеркала з високою відбивною здатністю, одне майже повністю відбиватиме лазер до робочого середовища для участі в резонансі, інше відбиватиме більшу частину світла назад до резонансу, і нехай невелика кількість лазера випромінюється через дзеркало, випромінюваний є потужним лазером, який використовується для практичного лазера.

Тепер вихідна енергія рубінового лазера може бути різного рівня, аж до тисяч джоулів.

2. Кристалічний лазер на ітрій-алюмінієвому гранаті, легованому неодимом

Кристал ітрієвого алюмінієвого гранату, легованого неодимом, складається з ітрію (Y2O3) та алюмінію (Al2O3) відповідно до співвідношення 3:5 (Nd2O3), пресування, спікання кристалів у вакуумі при 1700 градусах, часто використовується в ближньому та далекому інфрачервоному діапазоні. твердотільні лазери, чудова продуктивність. Як джерело світла накачування використовується безперервна криптонова лампа або лампа йодиду вольфраму, яка лише узгоджується зі смугою поглинання 3-валентного іона Nd. Лазери на ітрієвому алюмінієвому гранаті, леговані неодимом, можуть мати потужність від десятків до сотень ват, а також велику потужність.

3. Лазер на неодимовому склі

Неодим включений у силікатне скло високої чистоти як підкладка, і це неодимієве скло використовується для виготовлення лазерів. Фосфат також використовується як підкладка для включення неодиму.

Лазери на неодимовому склі працюють подібно до наведених вище кристалічних лазерів.

Малопотужні лазери на неодимовому склі ефективно використовуються для оптоволоконного зв'язку, а двома найбільш критичними технологіями для розвитку оптоволоконного зв'язку є модуляція оптичних сигналів за допомогою напівпровідникових лазерів і використання лазерів на неодимовому склі як повторювачів (див. науково-популярний серія статей, № 61). Сигнальне світло посилюється ретрансляторами, і оптичні сигнали можуть передаватись на великі відстані.

Потужні лазери з неодимового скла також легко виготовити. Оскільки оптична однорідність неодимового скла хороша, його легко підготувати до матеріалу великого об’єму, який легше обробляти, ніж кристали, а вартість виробництва неодимового скла дуже низька. Чим більший об'єм неодимового скляного стрижня, тим вище вихідна енергія лазера; Таким чином, лазери з неодимового скла на практиці є кращими твердотільними лазерами, які можуть бути низької або високої потужності.

Високопотужні лазери на неодимовому склі використовувалися в експериментах з ядерним синтезом. У 1974 році Шанхайський інститут оптичного машинобудування успішно розробив шість високопотужних лазерних систем з неодимового скла на наносекундному рівні 100 000 мегават, які успішно реалізували використання лазера для генерації високотемпературної та високощільної плазми, зробив великий внесок у пристрій «запалювання» ядерного синтезу.

Контактна інформація:

Якщо у вас є якісь ідеї, не соромтеся поговорити з нами. Незалежно від того, де знаходяться наші клієнти та які наші вимоги, ми будемо слідувати нашій меті надавати нашим клієнтам високу якість, низькі ціни та найкращий сервіс.