Tez Göndərmək üçün Sosial Mediamıza Abunə olun
Müasir texnologiyanın təməl daşı olan lazerlər mürəkkəb olduğu qədər də valehedicidir. Onların ürəyində ahəngdar, gücləndirilmiş işıq yaratmaq üçün birləşərək işləyən komponentlərin simfoniyası yatır. Bu bloq lazer texnologiyasını daha dərindən başa düşmək üçün elmi prinsiplər və tənliklərlə dəstəklənən bu komponentlərin incəliklərini araşdırır.
Lazer Sistemi Komponentləri ilə bağlı qabaqcıl anlayışlar: Peşəkarlar üçün Texniki Perspektiv
| Komponent | Funksiya | Nümunələr |
| Orta qazanc | Qazanc mühiti işığı gücləndirmək üçün istifadə olunan lazerdəki materialdır. O, əhalinin inversiya prosesi və stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə işığın gücləndirilməsini asanlaşdırır. Qazanc mühitinin seçimi lazerin radiasiya xüsusiyyətlərini müəyyən edir. | Bərk Lazerlər: məsələn, Nd:YAG (Neodimium qatqılı İtrium Alüminium Qranat), tibbi və sənaye tətbiqlərində istifadə olunur.Qaz lazerləri: məsələn, kəsmə və qaynaq üçün istifadə edilən CO2 lazerləri.Yarımkeçirici lazerlər:məsələn, fiber optik rabitə və lazer göstəricilərində istifadə olunan lazer diodları. |
| Nasos mənbəyi | Nasos mənbəyi, lazer əməliyyatını təmin edərək, əhalinin inversiyasına nail olmaq üçün qazanc mühitini enerji ilə təmin edir (əhali inversiya üçün enerji mənbəyi). | Optik nasos: Möhkəm vəziyyətdə olan lazerləri vurmaq üçün fənərlər kimi intensiv işıq mənbələrindən istifadə.Elektrik nasosu: Elektrik cərəyanı vasitəsilə qaz lazerlərində qazın həyəcanlanması.Yarımkeçirici nasos: Lazer diodlarından bərk vəziyyətdə olan lazer mühitini vurmaq üçün istifadə. |
| Optik boşluq | İki güzgüdən ibarət optik boşluq, qazanc mühitində işığın yol uzunluğunu artırmaq üçün işığı əks etdirir və bununla da işığın gücləndirilməsini artırır. O, işığın spektral və məkan xüsusiyyətlərini seçərək lazer gücləndirilməsi üçün əks əlaqə mexanizmini təmin edir. | Planar-planar boşluq: Laboratoriya tədqiqatlarında istifadə olunur, sadə quruluş.Planar-Concave Boşluq: Sənaye lazerlərində geniş yayılmışdır, yüksək keyfiyyətli şüaları təmin edir. Üzük boşluğu: Üzük qaz lazerləri kimi halqa lazerlərinin xüsusi dizaynlarında istifadə olunur. |
Qazanc Ortası: Kvant Mexanikasının və Optik Mühəndisliyin Əlaqəsi
Qazanma Ortasında Kvant Dinamikası
Qazanc mühiti işığın gücləndirilməsinin əsas prosesinin baş verdiyi yerdir, bu fenomen kvant mexanikasında dərin kök salmışdır. Mühit daxilində enerji vəziyyətləri və hissəciklər arasında qarşılıqlı əlaqə stimullaşdırılmış emissiya və populyasiyanın inversiya prinsipləri ilə idarə olunur. İşığın intensivliyi (I), ilkin intensivlik (I0), keçid kəsiyi (σ21) və iki enerji səviyyəsində (N2 və N1) hissəciklərin nömrələri arasındakı kritik əlaqə I = I0e^ tənliyi ilə təsvir edilmişdir. (σ21(N2-N1)L). N2 > N1 olan populyasiya inversiyasına nail olmaq gücləndirmə üçün vacibdir və lazer fizikasının təməl daşıdır[1].
Üç Səviyyəli Dörd Səviyyəli Sistemlərə qarşı
Praktik lazer dizaynlarında ümumiyyətlə üç səviyyəli və dörd səviyyəli sistemlər istifadə olunur. Üç səviyyəli sistemlər daha sadə olsa da, əhalinin inversiyasına nail olmaq üçün daha çox enerji tələb edir, çünki aşağı lazer səviyyəsi əsas vəziyyətdir. Dörd səviyyəli sistemlər, əksinə, yüksək enerji səviyyəsindən sürətli qeyri-radiativ çürümə səbəbindən əhalinin inversiyasına daha səmərəli marşrut təklif edir və bu onları müasir lazer tətbiqlərində daha çox yayılmış edir[2].
Is Erbium qatqılı şüşəqazanc orta?
Bəli, erbium qatqılı şüşə həqiqətən lazer sistemlərində istifadə olunan qazanc mühitinin bir növüdür. Bu kontekstdə "dopinq" şüşəyə müəyyən miqdarda erbium ionlarının (Er³⁺) əlavə edilməsi prosesinə aiddir. Erbium nadir torpaq elementidir ki, bir şüşə ev sahibinə daxil edildikdə, lazer əməliyyatında əsas proses olan stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə işığı effektiv şəkildə gücləndirə bilir.
Erbium qatqılı şüşə xüsusilə telekommunikasiya sənayesində fiber lazerlərdə və lif gücləndiricilərində istifadəsi ilə diqqət çəkir. Bu tətbiqlər üçün çox uyğundur, çünki o, 1550 nm ətrafında dalğa uzunluqlarında işığı səmərəli şəkildə gücləndirir, bu, standart silisium liflərində aşağı itkisi səbəbindən optik lif rabitəsi üçün əsas dalğa uzunluğudur.
Theerbiumionlar nasos işığını udur (çox vaxt alazer diodu) və daha yüksək enerji vəziyyətlərinə həyəcanlanırlar. Daha aşağı enerji vəziyyətinə qayıtdıqda, lazer prosesinə töhfə verərək, lazer dalğa uzunluğunda fotonlar buraxırlar. Bu, erbium qatqılı şüşəni müxtəlif lazer və gücləndirici dizaynlarda effektiv və geniş istifadə olunan qazanc mühitinə çevirir.
Əlaqədar Bloqlar: Xəbərlər - Erbium qatqılı şüşə: Elm və Tətbiqlər
Pompa mexanizmləri: lazerlərin arxasında hərəkətverici qüvvə
Əhali inversiyasına nail olmaq üçün müxtəlif yanaşmalar
Nasos mexanizminin seçimi lazer dizaynında mühüm əhəmiyyət kəsb edir, səmərəlilikdən tutmuş çıxış dalğa uzunluğuna qədər hər şeyə təsir edir. Fənərlər və ya digər lazerlər kimi xarici işıq mənbələrindən istifadə edən optik nasos bərk hal və boya lazerlərində geniş yayılmışdır. Elektrik boşalma üsulları adətən qaz lazerlərində, yarımkeçirici lazerlərdə isə elektron inyeksiyasından istifadə edilir. Bu nasos mexanizmlərinin səmərəliliyi, xüsusən diodla vurulan bərk cisimli lazerlərdə, daha yüksək səmərəlilik və yığcamlıq təklif edərək, son tədqiqatların mühüm diqqət mərkəzində olmuşdur.3].
Nasosların səmərəliliyində texniki mülahizələr
Nasos prosesinin səmərəliliyi lazer dizaynının kritik aspektidir və ümumi performansa və tətbiqin uyğunluğuna təsir göstərir. Bərk vəziyyətdə olan lazerlərdə nasos mənbəyi kimi fənərlər və lazer diodları arasında seçim sistemin səmərəliliyinə, istilik yükünə və şüa keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər. Yüksək güclü, yüksək effektiv lazer diodlarının inkişafı DPSS lazer sistemlərində inqilab edərək daha yığcam və səmərəli dizaynlara imkan verdi[4].
Optik Boşluq: Lazer Şüasının Mühəndisliyi
Boşluq Dizaynı: Fizika və Mühəndisliyin Balans Aktı
Optik boşluq və ya rezonator sadəcə passiv komponent deyil, həm də lazer şüasının formalaşmasında aktiv iştirakçıdır. Güzgülərin əyriliyi və düzülüşü də daxil olmaqla boşluğun dizaynı lazerin dayanıqlığının, rejim strukturunun və çıxışının müəyyən edilməsində həlledici rol oynayır. Boşluq itkiləri minimuma endirməklə yanaşı, optik qazancı artırmaq üçün dizayn edilməlidir, bu, optik mühəndisliyi dalğa optikası ilə birləşdirən bir problemdir.5.
Salınma şərtləri və rejimin seçilməsi
Lazer salınımının baş verməsi üçün mühitin verdiyi qazanc boşluq daxilindəki itkilərdən çox olmalıdır. Bu şərt koherent dalğa superpozisiya tələbi ilə birlikdə yalnız müəyyən uzununa rejimlərin dəstəkləndiyini diktə edir. Rejim məsafəsi və ümumi rejim quruluşu boşluğun fiziki uzunluğu və qazanc mühitinin sınma indeksindən təsirlənir.6].
Nəticə
Lazer sistemlərinin dizaynı və istismarı fizika və mühəndislik prinsiplərinin geniş spektrini əhatə edir. Qazanma mühitini idarə edən kvant mexanikasından tutmuş optik boşluğun mürəkkəb mühəndisliyinə qədər, lazer sisteminin hər bir komponenti onun ümumi funksionallığında mühüm rol oynayır. Bu məqalə lazer texnologiyasının mürəkkəb dünyasına nəzər salaraq, bu sahədə professorların və optik mühəndislərin qabaqcıl anlayışı ilə səsləşən fikirlər təqdim edir.
İstinadlar
- 1. Siegman, AE (1986). Lazerlər. Universitet Elm Kitabları.
- 2. Svelto, O. (2010). Lazerlərin Prinsipləri. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Solid-state lazer mühəndisliyi. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Diodla vurulan bərk hal lazerləri. Lazer Texnologiyası və Tətbiqləri Təlimatında (Cild III). CRC Press.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Lazer fizikası. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Lazer əsasları. Cambridge University Press.
Göndərmə vaxtı: 27 noyabr 2023-cü il