Tez paylaşım üçün sosial media hesablarımıza abunə olun
Müasir texnologiyanın təməl daşı olan lazerlər mürəkkəb olduğu qədər də maraqlıdır. Onların mərkəzində əlaqəli, gücləndirilmiş işıq yaratmaq üçün birlikdə işləyən komponentlərin simfoniyası dayanır. Bu bloq, lazer texnologiyasını daha dərindən anlamaq üçün elmi prinsiplər və tənliklərlə dəstəklənən bu komponentlərin incəliklərini araşdırır.
Lazer Sistemi Komponentlərinə dair Qabaqcıl Məlumatlar: Mütəxəssislər üçün Texniki Perspektiv
| Komponent | Funksiya | Nümunələr |
| Orta qazanc | Gücləndirici mühit lazerdə işığı gücləndirmək üçün istifadə olunan materialdır. Populyasiya inversiyası və stimullaşdırılmış emissiya prosesi vasitəsilə işığın gücləndirilməsini asanlaşdırır. Gücləndirici mühitin seçimi lazerin şüalanma xüsusiyyətlərini müəyyən edir. | Bərk Vəziyyətli Lazerlərməs., Nd:YAG (Neodimiumla zənginləşdirilmiş İtrium Alüminium Qranatı), tibbi və sənaye tətbiqlərində istifadə olunur.Qaz Lazerləriməsələn, kəsmə və qaynaq üçün istifadə olunan CO2 lazerləri.Yarımkeçirici Lazerlər:məsələn, lazer diodları, fiber optik rabitədə və lazer göstəricilərində istifadə olunur. |
| Nasos mənbəyi | Nasos mənbəyi, populyasiya inversiyasına (populyasiya inversiyası üçün enerji mənbəyi) nail olmaq üçün gücləndirici mühitə enerji verir və bununla da lazer əməliyyatını təmin edir. | Optik NasosBərk hal lazerlərini pompalamaq üçün fənərlər kimi intensiv işıq mənbələrindən istifadə.Elektrik NasoslarıQaz lazerlərində elektrik cərəyanı vasitəsilə qazın həyəcanlandırılması.Yarımkeçirici NasosBərk hal lazer mühitini pompalamaq üçün lazer diodlarından istifadə. |
| Optik boşluq | İki güzgüdən ibarət olan optik boşluq, gücləndirici mühitdə işığın yol uzunluğunu artırmaq üçün işığı əks etdirir və bununla da işığın gücləndirilməsini artırır. O, işığın spektral və məkan xüsusiyyətlərini seçərək lazer gücləndirilməsi üçün geribildirim mexanizmi təmin edir. | Düz-düz boşluqLaboratoriya tədqiqatlarında istifadə olunur, sadə quruluşa malikdir.Düzbucaqlı-Çökük BoşluqSənaye lazerlərində geniş yayılmışdır, yüksək keyfiyyətli şüalar təmin edir. Halqa boşluğuHəlqəvi qaz lazerləri kimi halqalı lazerlərin spesifik dizaynlarında istifadə olunur. |
Qazanc Mediumu: Kvant Mexanikası və Optik Mühəndisliyin Qarışıqlığı
Qazanc Mediumunda Kvant Dinamikası
Qazanc mühiti, kvant mexanikasında dərin kök salmış bir fenomen olan işığın gücləndirilməsinin fundamental prosesinin baş verdiyi yerdir. Enerji halları ilə mühitdəki hissəciklər arasındakı qarşılıqlı təsir stimullaşdırılmış emissiya və populyasiya inversiyası prinsipləri ilə idarə olunur. İşığın intensivliyi (I), ilkin intensivlik (I0), keçid kəsiyi (σ21) və iki enerji səviyyəsindəki (N2 və N1) hissəcik sayları arasındakı kritik əlaqə I = I0e^(σ21(N2-N1)L tənliyi ilə təsvir olunur. N2 > N1 olduğu populyasiya inversiyasına nail olmaq gücləndirmə üçün vacibdir və lazer fizikasının təməl daşıdır.1].
Üç Səviyyəli və Dörd Səviyyəli Sistemlər
Praktik lazer dizaynlarında üç səviyyəli və dörd səviyyəli sistemlər geniş istifadə olunur. Üç səviyyəli sistemlər daha sadə olsa da, aşağı lazer səviyyəsi əsas vəziyyət olduğundan populyasiya inversiyasına nail olmaq üçün daha çox enerji tələb edir. Digər tərəfdən, dörd səviyyəli sistemlər, daha yüksək enerji səviyyəsindən sürətli qeyri-radiasiya parçalanması səbəbindən populyasiya inversiyasına daha səmərəli bir yol təqdim edir və bu da onları müasir lazer tətbiqlərində daha çox yaygın edir.2].
Is Erbiumla zənginləşdirilmiş şüşəqazanc vasitəsi?
Bəli, erbiumla zənginləşdirilmiş şüşə, həqiqətən də, lazer sistemlərində istifadə olunan gücləndirici mühit növüdür. Bu kontekstdə "dopinq" şüşəyə müəyyən miqdarda erbium ionlarının (Er³⁺) əlavə edilməsi prosesinə aiddir. Erbium, şüşəyə daxil edildikdə, lazer əməliyyatında əsas proses olan stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə işığı effektiv şəkildə gücləndirə bilən nadir torpaq elementidir.
Erbiumla zənginləşdirilmiş şüşə, xüsusilə telekommunikasiya sənayesində lif lazerlərində və lif gücləndiricilərində istifadəsi ilə xüsusilə diqqət çəkir. Standart silisium liflərindəki aşağı itkiyə görə optik lif rabitəsi üçün əsas dalğa uzunluğu olan 1550 nm ətrafındakı dalğa uzunluqlarında işığı səmərəli şəkildə gücləndirdiyinə görə bu tətbiqlər üçün çox uyğundur.
Theerbiumionlar nasos işığını udur (çox vaxt birdən)lazer diodu) və daha yüksək enerji vəziyyətlərinə həyəcanlanırlar. Daha aşağı enerji vəziyyətinə qayıtdıqda, lazer prosesinə töhfə verən lazer dalğa uzunluğunda fotonlar buraxırlar. Bu, erbiumla zənginləşdirilmiş şüşəni müxtəlif lazer və gücləndirici dizaynlarında təsirli və geniş istifadə olunan gücləndirici mühitə çevirir.
Əlaqəli Bloqlar: Xəbərlər - Erbiumla Zənginləşdirilmiş Şüşə: Elm və Tətbiqlər
Nasos Mexanizmləri: Lazerlərin Arxasındakı Hərəkətverici Qüvvə
Əhali İnversiyasına Nail Olmaq üçün Müxtəlif Yanaşmalar
Nasos mexanizminin seçimi lazer dizaynında əsas rol oynayır və səmərəlilikdən çıxış dalğa uzunluğuna qədər hər şeyə təsir göstərir. Fənərlər və ya digər lazerlər kimi xarici işıq mənbələrindən istifadə edən optik nasos bərk hal lazerlərində geniş yayılmışdır. Elektrik boşaltma metodları adətən qaz lazerlərində, yarımkeçirici lazerlərdə isə tez-tez elektron inyeksiyasından istifadə olunur. Bu nasos mexanizmlərinin, xüsusən də diodla vurulan bərk hal lazerlərində səmərəliliyi son tədqiqatların əsas diqqət mərkəzində olub və daha yüksək səmərəlilik və kompaktlıq təklif edir.3].
Nasos Səmərəliliyində Texniki Mülahizələr
Nasos prosesinin səmərəliliyi lazer dizaynının vacib bir aspektidir və ümumi performansa və tətbiq uyğunluğuna təsir göstərir. Bərk hal lazerlərində, nasos mənbəyi kimi fənərlər və lazer diodları arasında seçim sistemin səmərəliliyinə, istilik yükünə və şüa keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər. Yüksək güclü, yüksək səmərəli lazer diodlarının inkişafı DPSS lazer sistemlərində inqilab yaratmış və daha kompakt və səmərəli dizaynlara imkan yaratmışdır.4].
Optik Boşluq: Lazer Şüasının Mühəndisliyi
Boşluq Dizaynı: Fizika və Mühəndisliyin Balanslaşdırıcı Aktı
Optik boşluq və ya rezonator sadəcə passiv bir komponent deyil, lazer şüasının formalaşmasında aktiv iştirakçıdır. Güzgülərin əyriliyi və düzülüşü də daxil olmaqla boşluğun dizaynı lazerin sabitliyini, rejim strukturunu və çıxışını təyin etməkdə mühüm rol oynayır. Boşluq, optik qazancı artırmaqla yanaşı, itkiləri minimuma endirmək üçün dizayn edilməlidir ki, bu da optik mühəndisliyi dalğa optikası ilə birləşdirən bir çətinlikdir.5.
Salınım Şərtləri və Rejim Seçimi
Lazer salınımının baş verməsi üçün mühitin təmin etdiyi qazanc boşluqdakı itkiləri üstələməlidir. Bu şərt, koherent dalğa superpozisiyası tələbi ilə birlikdə, yalnız müəyyən uzununa rejimlərin dəstəkləndiyini diktə edir. Rejim aralığı və ümumi rejim strukturu boşluğun fiziki uzunluğundan və qazanc mühitinin refraktiv indeksindən təsirlənir.6].
Nəticə
Lazer sistemlərinin dizaynı və istismarı geniş spektrli fizika və mühəndislik prinsiplərini əhatə edir. Qazanc 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 salmaqla yanaşı, bu sahədəki professorların və optik mühəndislərin qabaqcıl anlayışı ilə rezonans doğuran fikirlər təqdim edir.
İstinadlar
- 1. Siegman, AE (1986). Lazerlər. Universitet Elm Kitabları.
- 2. Svelto, O. (2010). Lazerlərin Prinsipləri. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Bərk Cisimli Lazer Mühəndisliyi. Springer.
- 4. Piper, JA və Mildren, RP (2014). Diodla Pompalanan Bərk Cisimli Lazerlər. Lazer Texnologiyası və Tətbiqləri üzrə Təlimat Kitabçasında (Cild III). CRC Press.
- 5. Milonni, PW və Eberly, JH (2010). Lazer Fizikası. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Lazer Əsasları. Kembric Universiteti Nəşriyyatı.
Yazı vaxtı: 27 Noyabr 2023