Esasê action laser: taybetmendiyên tîrêjên laser

Ku prensîba yekemîn ya çalakiyê ya laser, ya ku li ser fîzîkê yên qanûna tîrêjên Planck ya dispêre, di teoriyê de, Einstein di sala 1917 de di cih de bû. Ew melzemeyek ravekirin, spontane û tîrêjên elektromanyetîk û bikaranîna Sepandina sîlahan (Sepandina Einstein) alikarî bike.

trailblazers

Teodor meyman cara yekem bi çalakiyan prensîpa çalakiya dawî ya laser eqîqê, li ser bingeha qistan optîk bikaranîna qendîlê flash eqîqê sentetîk, şêwey ji radyasyonê li peyhev bi tevnekê de ji 694 nm.

Di sala 1960, zanyar Îranê Javan û Bennett li taximê gaza pêşîn bikaranîna mixtures gazên Ew û Ne di rêjeya 1:10 afirandin.

Di sala 1962, R. N. Hall jî a yekem laser diode ji gallium arsenide (gwÿdd), .Magnus li nav tevnekê de ji 850 nm. Paşê ku di heman salê de, Nick Golonyak pêş cara yekem generator quantum semiconductor ronahiyê.

The device û prensîpa taximê

Her sîstema laser de heye medium çalak optically di navbera cotek yên neynikên paralel û pir rengê, yek ji yên ku Translucent e danîn, û çavkaniya hêza ji bo qistan it. Wek medium qezenc dikare wek solid, avî an gazê ku xwedî kapasîteya wan yekin, li girig ji pêla sivik derbas ew di hundir de bi tîrêjên qistan elektrîkê an optical tevbigerin. Cewhera di navbera cotek yên neynikên danîn, da ku ronahiya di gûhên li wan her dem bi riya ew derbas dibe û, piştî ku zêdebûneke berbiçav giha, penetrates neynikê nîvê.

jîngeha duplex

prensîpa action laser hizrên xwe bi awayekî navincî çalak ku atoman heye tenê du astan enerjiyê: E E heyecan ₂ û bingehîn _1. Ger atoman bi rêya ti mekanîzmayeke qistan (optical, electric niha bidawîbûna an transmittance bombebaranê de ne û elektronek) ji bo E dewletê ₂ heyecan _in, di çend nanoseconds ew ji helwesta bingehîn vegere, radiating fotonê enerjiyê hν = E ₂ - E _1. Li gorî teoriya Einstein de, weþan, ku di du awayên cuda tê çêkirin: yan ku bi a photon bi xapandinê, an nişke ve pêk tê. Di doza berê, weþan, şiyarkirin, pêk tê û ya duyem - spontan. Li balansên termalê, bi îhtimaleke mezin ji weþan têt pir kêmtir e ji spontan (1:10 ^33), da ku herî adetî, di cî de çavkaniyên ronahiyê, û lasing di şert û mercên din ji nakokiya di termal gengaz e.

Even bi sîstemên qistan-level nifûsa pir xurt bi tenê dikarin bên çêkirin. Ji ber vê yekê, ji bo bidestxistina meylekê dike ku nifûsa an din rêbaza qistan optîk e, pêwîstî bi sîstema-asta çar three- an.

system-level pir

prensîpa ya laser-level sê çi ye? The Tîrêjkirin ronahî dijwar ên frequency ν ₀₂ pompeyên ku hejmarek mezin ji atoman ji dûşa herî enerjiyê E ₀ û E ₂ ya jorîn. derbasbûna Radiationless bi atoman E ₂ to E ₁ ava a meylekê dike ku gel, di navbera E ₁ û E _0, ku di pratîkê de tenê gengaz e ku atoman û demeke dirêj di dewleta E metastable _{1 in,} û derbasbûna ji E ₁ to E ₂ lez pêk tê. Ku prensîba xebatê ya laser-level sê Di van şert û mercan de ye, da ku di navbera E ₀ û E _1, nîflanî meylekê dike ku xelkê tê bidestxistin û tê bergirî ya enerjiya E ₁ -E ₀ weþan, alikarî bike. Firehtir asta E ₂ nikaribû ji rźza dike .Her melzemeyek bi karîgerî Dîwanê mezinbûn, di encamê de bi mezinbûna weþan, alikarî bike.

-Level sê sîstema pêwîstî bi hêza qistan pir bilind ji ber ku asta kêmtir, bi li nifşê ku tev, ev bingeheke e. Di vê rewşê de jî, ji bo banqe bi nifûsa bo E dewletê ₁ qewimiye, zêdetir ji nîvê yên ku hejmara giştî ya atoman pompe kirin. Di vê rewşê de, ya enerjiyê beredayî. Hêza pump nikare were kêm kirin, eger di asta lasing kêmtir e ku bingeha, ku divê qet nebe pergala-asta çar ne.

Dimîne li ser cewherê hilikeka çalak, li taximê bi nav bingehîn bi sê kategoriyan de, ango solid, avî û gazê nepenî. Ji sala 1958, dema ku nifşê pêşî di cama eqîqê hat pîrozkirin, zanyar û lêkolînerên cur be cur ên materyalên Di her kategoriyê de xwendiye.

laser solid-dewletê

Di çarçoveya operasyonê de li ser bikaranîna an medium çalak e, ku di destê got, însûlekirin an metal cama derbasbûna lattice avakirin bingeha (Ti ^+3, Kr ^+3, V ^+2, Hevserokê ^+2, Ni ^+2, Fe ^+2, û bi vî awayî li ser D..) nebûbûn, erdê kêm (Ce ^+3, pr ^+3, Nd ^+3, Pm ^+3, Sm ^+2, Eu ^{+ 2, + 3,} Tb ^+3, Dy ^+3, Ho ^+3, Er ^+3, Yb ⁺³ , et al.), û li actinides wek u ^+3. Asta enerjiyê yên li nebûbûn, berpirsiyar bi tenê ji bo ku nifşa. milkên Fîzîkî yên maddî bingehîn, yên wek Gehînerî termal û berfirehkirina termal ji bo vê operasyonê de bandorkar ji laser girîng in. lattice cihan atoman li dora ion doped asta enerjiya xwe diguhere. şêwazekî cuda yên nifşê pêla navîn çalak bi destê dopîngê materyalên cuda cuda di ion heman bidestxistin.

laser Holmium

Mînakeke laser solid-dewlet a generator quantum, ku atom holmium şûna maddî bingehê ji lattice cama ye. Ho: Yag yek ji baştirîn materyalên lasing e. Ku prensîba xebatê yên laser holmium ku Garnet yttrium bafûn doped bi nebûbûn, holmium, optically destê çira flash pompe û derdide li nav tevnekê de ji 2097 nm di range Infrared baş ji aliyê tevînekan de bihelînin e. Bi kar tînin ev laser ji bo operasyonên li ser movik, tedawiya diranan, ji bo vaporize hucreyên pençeşêrê, gurçikê û di kîsa.

A generator quantum semiconductor

taximê baş Quantum erzan, destûrê hilberîna girseyî in û bi hêsanî Comment. Ku prensîba xebatê yên ji laser semiconductor ya li ser bikaranîna gehîjtine pn-diode, ku berhem ronahiya dike .Her hinek ji aliyê recombination ji carrier li hêlekê erênî, wekî nasî. LED emit Ji nişke ve û diodes laser - kompulsîf. Ji bo pêkanîna berevajîbûna nifûsa condition, niha xebatê divê benda zêdetir be. The medium çalak di diode semiconductor heye view yên li herêma girêdanê yên kêmxwendî, du-alî.

Esasê operasyona li vê herêmê ji laser e ku ji bo parastina osîlasyona birqîneke Link pêwîst e. The şiyana cure, tên afirandin ji ber ku îndeks wêre jî kêmxwendî, û rengvedana navxweyî yên navîn çalak, ji bo vê yekê bes e. The surfaces dawiya biqeliþe diodes ku ji surfaces rengê paralel.

De, terkîb avakirin, ji aliyê maddî semiconductor ji eynî cureyê is a homojunction navê, ku bi girêdana du cuda avakirin - heterojunction.

Semiconductors ji p û n type bi hêjmara xwe bilind yên keştîyên a p-n-xaçerêya bi a (≈1 mm) layer pir tenik, pakîya xwe ava bike.

laser gazê

Esasê operasyon û bikaranîna vê type of Laser jî gengaz e ku mirov ava cîhazên ji hema hema ti kapasîteya (ji milliwatts ji bo MW) û pêlên (ji ultraviyole bo Infrared) û dikarin li wasîteyên pulsed û berdewam kar dikin. Li ser bingeha xwezayê yên di medyayê de çalak in, sê cure yên taximê gazê, ango atomî, dihîne û gerdî hene.

Herî taximê gazê pompe bidawîbûna elektrîkê. The elektronan li tube bidawîbûna ya bi destê warê elektrîkê di navbera elektrod hatiye zêdekirin. Ew bi atoman nebûbûn, an gerdên ya navîn çalak dikevin û kîvroşkê derbazî asta enerjiya bilind de ji bo bidestxistina dewletê yên meylekê dike ku nifûsa û weþan têt.

laser gerdî

Esasê action laser li ser wê yekê ku, berevajiya atoman îzole û nebûbûn, di taximê atomî û ion gerdên xwediyê berdide enerjiyê berfireh yên di asta enerjiya demdiyarkirî bingeha. Li gel vê, her dereca enerjîyê ne û elektronek heye ku hejmareke zêde ya asta vibrational, û kesên ku li dora - çend rotational.

The enerjiyê di navbera asta enerjî û elektronek li herêmên UV û berçav yên Panelîst e, dema ku di navbera asta vibrational-rotational - li herêmên dûr û nêzîk Infrared. Bi vî awayî, piraniya taximê gerdî kar li deverên dûr an nêzîk-Infrared.

taximê excimer

Excimers ne wisa molekulek wek arf, KrF, XeCl, ku bi dabeş dewletê erdê û bi îstîqrar di asta yekemîn de ye. Esasê operasyona ji laser next. Xwînê, hejmara in ku dewlet erdê ji gerdên biçûk e, da ku qistan direct ji dewletê de li erdê, ne mumkin e. The gerdên di yekem dewleta elektronîk bi heyecan ji aliyê avahîyeke ku bi halides bilind ê enerjî bi gazên bêruh avakirin. Berevajîbûna şêniyên wê bi hêsanî çênebû ji ber ku hejmara molekûlan li asta bingehîn jî pir kêm e, ev rêje bi heyecan e. Esasê action laser, li kurt de, ji bo derbasbûna ji dewleta elektronîk bi heyecan girêdayî bi dissociative dewletê erdê. Nifûsa dewletê de li erdê ye her tim di asta nizm, ji ber ku li ser vê mijarê ji molekulek tevnegeriya nav atoman.

Ku prensîba çerxa û taximê ji li ku tube bidawîbûna ya bi Bêna, Halîde (F ₂₎ û gazê kêm (Ar) dagirtin. The elektronan di wê de tevnegeriya û ionize gerdên, Halîde de biafirînin û nerînên nerênî. îyonên pozîtîf Ar ⁺ û F neyînî ^- bertek û berhemên gerdên arf di pêşî dewleta bi heyecan têkildar bi derbasbûna piştre bi tund dewleta base û nifşê radyasyonê li peyhev. laser Excimer, rêgeza me ya çalakiyê û bikaranîna ku em niha bi ber çavan, nikare bê ji bo qistan ji medium aktîf di dye bikaranîn.

laser avî

Bi nisbet bi elementa, şilavê homojen zêdetir in û xwedî taqan bilind yên atoman çalak, nisbet bi gazên. Ji bilî vê, ew in, ne zehmet bû ji bo hilberîna, rê de bêedebî germa hêsan e û mirov bi hêsanî dikare li şûna wan. Esasê çalakiyê ya laser wek medium qezenc ji dye organîk, wek DCM bikaranîn (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p dimethylaminostyryl-4H-pyran), rhodamine, styryl, LDS, coumarin, stilbene, û weku eweyi. D ., hilweşandin û di avika ji despêbike. A çareseriyê ji gerdên dye ya bi tîrêjên ku tevnekê de heye qatjimara melzemeyek baş bi heyecan e. Esasê action laser, di kurt e, ji bo bipêşxistina li nav tevnekê de, êdî, bi navê fluorescence. Ferqa di navbera enerjiya xwe de bihelînin û fotonê derketî bi guherîna ku enerjî nonradiative bikaranîn û Avakyan sîstema.

fluorescence band berfireh taximê meþandin taybetiya xweser - tuning dike .Her. Esasê operasyon û bikaranîna vî cureyê wek laser tunable û çavkaniya ronahiyê li peyhev de, dibe ku diçe li Erka, holography girîng e, û li sepanên bîyobijîjkî.

Demên dawî de, taximê ji bo dye ji bo veqetandina îzotopan hatiye bikaranîn. Di vê rewşê de, ya laser biguherîne, acizbûn yek ji wan, Ii dest bi reaksiyoneke kîmyewî.