Koľko laserových generátorov existuje? (Časť 1)

Podľa analýzy princípulaserovej generácieje známe, že laser je pod pôsobením "budiaceho zdroja", zvyšuje sa počet vysokoúrovňových elektrónov atómu a prechod na nízku hladinu po veľmi krátkom pobyte a laser je emitovaný v rovnakom čase. Nie je ťažké vedieť, že musí existovať veľa, veľa atómov hmoty, ktoré môžu vyžarovať laserové svetlo pod pôsobením „budiaceho zdroja“.

Zhruba povedané, na vytvorenie laserového generátora existujú štyri prvky:

① Vyberte pracovné médium na generovanie lasera. Môže to byť plyn, kvapalina, pevná látka alebo polovodič, pokiaľ možno dosiahnuť inverziu populácie častíc v médiu, možno získať laser.

② Je dôležité vybrať si „motivátora“. "Zdroj excitácie" spôsobuje, že nízkoúrovňové elektróny média efektívne prechádzajú na vysokú úroveň, čím sa dosahuje takzvané zvrátenie elektrónového čísla. Metódou plynového výboja možno využiť elektróny s kinetickou energiou na excitáciu dielektrických atómov, čo sa nazýva elektrické budenie; Pulzný svetelný zdroj možno použiť aj na ožarovanie pracovného média, nazývané svetelná excitácia; Existujú tepelné stimuly a chemické stimuly a tak ďalej. Rôzne režimy budenia sú vizualizované ako čerpanie alebo čerpanie. Účelom "pumpovania" je zvýšiť počet častíc na vysokej energetickej úrovni ako na nízkoenergetickej úrovni.

③ Je tiež dôležité skonštruovať rezonátor. Pretože intenzita lasera generovaná "pumpou" je veľmi slabá a nedá sa prakticky aplikovať, slabý laser musí rezonovať s laserom, aby sa výstupný laser zvýšil na dosiahnutie stupňa praktickej aplikácie.

④ Vysokoenergetické lasery vyžadujú chladiace systémy. Kvôli silnému svetlu vo vnútri rezonátora je potrebné rezonátor chladiť.

Podľa pracovného média lasera existujú pevné lasery, plynové lasery, polovodičové lasery, chemické lasery a teraz je tu "transparentný keramický laser".

Podľa výstupného režimu lasera existujú kontinuálne laserové a pulzné lasery.

Výkonnostné ukazovatele lasera sa sústreďujú najmä na tieto aspekty: Po prvé, frekvenčný rozsah laserového lúča, pretože laser môže robiť „zdroj excitácie“, ale tiež môže robiť svetelný zdroj spektrálnej analýzy, takže je potrebné poznať spektrum lasera; Druhým je výkon laserového lúča, najmä maximálny výkon, pretože veľkosť výkonu vymedzuje rozsah použitia lasera; Treťou je oblasť ožarovania koncentrácie energie laserového lúča, pretože oblasť ožarovania je v rôznych aplikáciách odlišná.

Ⅰ. Pevné lasery

Lasery môžu byť vyrobené z mnohých pevných materiálov. Najmä pomocou syntetických metód v procese výroby keramiky môžete vytvárať kryštály obsahujúce rôzne komponenty, nazývané "transparentné keramické laserové médium". Teraz je laser vyrobený z umelých kryštálov veľmi pohodlný a praktický. Tu sú tri bežné pevnolátkové lasery.

1. Rubínový laser

Prvým laserom bol rubínový laser. V júli 1960 Maiman úspešne vyrobil prvý rubínový laser na svete, zasvietil svetlom záblesku do rubínového kryštálu, čím vytvoril koherentný pulzný laserový lúč, ktorý šokoval svet a spustil boom vo vývoji laserov.

Analýza ukazuje, že rubín je kryštál a jeho matrica je Al2O3 (oxid hlinitý), ktorý obsahuje 0.03-0.4 percent (hmotnostný pomer) Cr2O3 (oxid chrómový), takže môžete stlačiť tieto materiály práškové tvarovanie, vákuové spekanie, môžete vyrábať umelý rubínový kryštál, s umelou rubínovou tyčou s vynikajúcim výkonom lasera, široko používaným, tento druh laserového média bol tiež plne študovaný; Najmä „zdroj čerpadla“ využíva silnú pulznú xenónovú výbojku; Rezonátor je stále starý spôsob, na oboch koncoch lasera, proti sebe s dvoma zrkadlami s vysokou odrazivosťou, jedno takmer úplne odráža laser na pracovné médium, aby sa podieľalo na rezonancii, druhé odráža väčšinu svetla späť do rezonancie, a nechať malé množstvo lasera je vyžarovaný cez zrkadlo, emitovaný je silný laser, sa používa pre praktické laser.

Teraz môže byť výstupná energia rubínového lasera vyrobená z rôznych úrovní, až do tisícov joulov.

2. Neodymom dopovaný ytrium hliníkový granátový kryštálový laser

Neodymom dopovaný ytrium hliníkový granátový kryštál je zložený z ytria (Y2O3) a hliníka (Al2O3) v pomere zapracovania 3:5 (Nd2O3), lisovanie, spekanie kryštálov vo vákuu pri 1700 stupňoch, často používané v blízkej a vzdialenej infračervenej oblasti pevnolátkové lasery, vynikajúci výkon. Ako zdroj svetla pumpy sa používa kontinuálna kryptónová výbojka alebo výbojka z jodidu wolfrámu, ktorá je práve zladená s absorpčným pásmom 3-valentného iónu Nd. Neodymom dopované ytrium hliníkové granátové lasery môžu mať desiatky až stovky wattov a môžu mať aj vysoký výkon.

3. Nd sklenený laser

Neodym je začlenený do vysoko čistého silikátového skla ako substrát a toto neodymové sklo sa používa na výrobu laserov, fosfát sa tiež používa ako substrát na zabudovanie neodýmu.

Lasery z neodymového skla fungujú podobne ako vyššie uvedené kryštálové lasery.

Nízkoenergetické lasery z neodýmového skla sa efektívne používajú na komunikáciu s optickými vláknami a dve najdôležitejšie technológie pre rozvoj komunikácie s optickými vláknami sú modulácia optických signálov polovodičovými lasermi a použitie neodýmových sklenených laserov ako opakovačov (pozri ľudovú vedu séria článkov, č. 61). Signálne svetlo je zosilnené zosilňovačmi a optické signály môžu byť prenášané na veľké vzdialenosti.

Ľahko sa vyrábajú aj vysokovýkonné neodymové sklenené lasery. Pretože optická rovnomernosť neodýmového skla je dobrá, je ľahké ho pripraviť na veľkoobjemový materiál, ktorý sa ľahšie spracováva ako kryštály a výrobné náklady neodýmového skla sú veľmi nízke. Čím väčší je objem neodýmovej sklenenej tyčinky, tým vyššia je výstupná energia lasera; Preto sú v praxi preferované lasery z neodýmového skla, ktoré môžu mať nízky alebo vysoký výkon.

Vysokovýkonné neodymové sklenené lasery boli použité pri experimentoch jadrovej fúzie. V roku 1974 Shanghai Optical Machinery Institute úspešne vyvinul šesť vysokovýkonných neodymových sklenených laserových systémov na úrovni nanosekúnd 100,000 megawattov, ktoré úspešne realizovali použitie lasera na generovanie vysokoteplotnej plazmy s vysokou hustotou, čo výrazne prispelo k „zapaľovaciemu“ zariadeniu jadrovej fúzie.

Kontaktné informácie:

Ak máte nejaké nápady, neváhajte sa s nami porozprávať. Bez ohľadu na to, kde sú naši zákazníci a aké sú naše požiadavky, budeme nasledovať náš cieľ poskytovať našim zákazníkom vysokú kvalitu, nízke ceny a najlepšie služby.