Lazerin əsas iş prinsipi (Stimulated Emissiya ilə İşıq Gücləndirilməsi) işığın stimullaşdırılmış emissiya fenomeninə əsaslanır. Bir sıra dəqiq dizayn və strukturlar vasitəsilə lazerlər yüksək uyğunluq, monoxromatiklik və parlaqlıq ilə şüalar yaradır. Lazerlər müasir texnologiyada, o cümlədən rabitə, tibb, istehsal, ölçmə və elmi tədqiqat kimi sahələrdə geniş istifadə olunur. Onların yüksək səmərəliliyi və dəqiq idarəetmə xüsusiyyətləri onları bir çox texnologiyaların əsas komponentinə çevirir. Aşağıda lazerlərin iş prinsiplərinin və müxtəlif növ lazerlərin mexanizmlərinin ətraflı izahı verilmişdir.
1. Stimullaşdırılmış emissiya
Stimullaşdırılmış emissiyailk dəfə 1917-ci ildə Eynşteyn tərəfindən irəli sürülmüş lazer generasiyasının əsas prinsipidir. Bu fenomen işıq və həyəcanlı vəziyyət materiyasının qarşılıqlı təsiri nəticəsində daha çox əlaqəli fotonların necə əmələ gəldiyini təsvir edir. Stimullaşdırılmış emissiyanı daha yaxşı başa düşmək üçün spontan emissiya ilə başlayaq:
Spontan Emissiya: Atomlarda, molekullarda və ya digər mikroskopik hissəciklərdə elektronlar xarici enerjini (məsələn, elektrik və ya optik enerji) udmaq və həyəcanlı vəziyyət kimi tanınan daha yüksək enerji səviyyəsinə keçə bilər. Bununla belə, həyəcanlanmış elektronlar qeyri-sabitdir və qısa müddətdən sonra əsas vəziyyət kimi tanınan daha aşağı enerji səviyyəsinə qayıdacaqlar. Bu proses zamanı elektron spontan emissiya olan bir fotonu buraxır. Bu cür fotonlar tezlik, faza və istiqamət baxımından təsadüfi olurlar və beləliklə, koherens yoxdur.
Stimullaşdırılmış emissiya: Stimullaşdırılmış emissiyanın açarı ondan ibarətdir ki, həyəcanlanmış vəziyyətdə olan elektron onun keçid enerjisinə uyğun enerji ilə fotonla qarşılaşdıqda, foton yeni bir fotonu buraxarkən elektronu əsas vəziyyətə qayıtmağa sövq edə bilər. Yeni foton tezliyə, fazaya və yayılma istiqamətinə görə orijinal fotonla eynidir və nəticədə koherent işıq yaranır. Bu fenomen fotonların sayını və enerjisini əhəmiyyətli dərəcədə artırır və lazerlərin əsas mexanizmidir.
Stimullaşdırılmış emissiyanın müsbət rəy təsiri: Lazerlərin dizaynında stimullaşdırılmış emissiya prosesi dəfələrlə təkrarlanır və bu müsbət əks əlaqə effekti fotonların sayını eksponent olaraq artıra bilər. Rezonans boşluğunun köməyi ilə fotonların uyğunluğu qorunur və işıq şüasının intensivliyi davamlı olaraq artır.
2. Orta qazanc
Theorta qazancfotonların gücləndirilməsini və lazer çıxışını təyin edən lazerin əsas materialıdır. O, stimullaşdırılmış emissiya üçün fiziki əsasdır və onun xassələri lazerin tezliyini, dalğa uzunluğunu və çıxış gücünü müəyyən edir. Qazanc mühitinin növü və xüsusiyyətləri lazerin tətbiqinə və işinə birbaşa təsir göstərir.
Həyəcan mexanizmi: Qazanma mühitindəki elektronların xarici enerji mənbəyi tərəfindən daha yüksək enerji səviyyəsinə həyəcanlanması lazımdır. Bu proses adətən xarici enerji təchizatı sistemləri tərəfindən həyata keçirilir. Ümumi həyəcanlandırma mexanizmlərinə aşağıdakılar daxildir:
Elektrik nasosu: Elektrik cərəyanı tətbiq etməklə qazanc mühitindəki elektronları həyəcanlandırmaq.
Optik nasos: İşıq mənbəyi (flaş lampası və ya başqa lazer kimi) ilə mühiti həyəcanlandırmaq.
Enerji Səviyyələri Sistemi: Qazanma mühitindəki elektronlar adətən xüsusi enerji səviyyələrində paylanır. Ən çox yayılmışlariki səviyyəli sistemlərvədörd səviyyəli sistemlər. Sadə iki səviyyəli sistemdə elektronlar əsas vəziyyətdən həyəcanlanmış vəziyyətə keçir və sonra stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə əsas vəziyyətə qayıdır. Dörd səviyyəli sistemdə elektronlar müxtəlif enerji səviyyələri arasında daha mürəkkəb keçidlərə məruz qalır və bu, çox vaxt daha yüksək effektivliyə səbəb olur.
Qazanc Media növləri:
Qaz Qazanma Ortası: Məsələn, helium-neon (He-Ne) lazerləri. Qaz qazanc mühiti sabit çıxışı və sabit dalğa uzunluğu ilə tanınır və laboratoriyalarda standart işıq mənbələri kimi geniş istifadə olunur.
Maye Qazanma Ortası: Məsələn, boya lazerləri. Boya molekulları müxtəlif dalğa uzunluqlarında yaxşı həyəcanverici xüsusiyyətlərə malikdir, bu da onları tənzimlənən lazerlər üçün ideal edir.
Bərk Qazanc Orta: Məsələn, Nd (neodimium qatqılı itrium alüminium qranat) lazerləri. Bu lazerlər yüksək səmərəli və güclüdür və sənaye kəsmə, qaynaq və tibbi tətbiqlərdə geniş istifadə olunur.
Yarımkeçirici Qazanma Ortası: Məsələn, qallium arsenid (GaAs) materialları rabitə və lazer diodları kimi optoelektronik cihazlarda geniş istifadə olunur.
3. Rezonator boşluğu
Therezonator boşluğuəks əlaqə və gücləndirmə üçün istifadə olunan lazerin struktur komponentidir. Onun əsas funksiyası stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə istehsal olunan fotonların sayını boşluq daxilində əks etdirmək və gücləndirmək, beləliklə də güclü və fokuslanmış lazer çıxışı yaratmaqdır.
Rezonator boşluğunun quruluşu: Adətən iki paralel güzgüdən ibarətdir. Bunlardan biri tam əks etdirən güzgüdürarxa güzgü, digəri isə qismən əks etdirən güzgü kimi tanınırçıxış güzgüsü. Fotonlar boşluqda irəli və geri əks olunur və qazanc mühiti ilə qarşılıqlı təsir yolu ilə gücləndirilir.
Rezonans vəziyyəti: Rezonator boşluğunun dizaynı müəyyən şərtlərə cavab verməlidir, məsələn, fotonların boşluğun içərisində daimi dalğalar əmələ gətirməsini təmin etmək. Bunun üçün boşluq uzunluğunun lazer dalğa uzunluğunun qatı olması tələb olunur. Yalnız bu şərtlərə cavab verən işıq dalğaları boşluq içərisində effektiv şəkildə gücləndirilə bilər.
Çıxış şüası: Qismən əks etdirən güzgü gücləndirilmiş işıq şüasının bir hissəsini keçərək lazerin çıxış şüasını əmələ gətirir. Bu şüa yüksək istiqamətliliyə, ardıcıllığa və monoxromatikliyə malikdir.
Daha çox öyrənmək istəyirsinizsə və ya lazerlərlə maraqlanırsınızsa, bizimlə əlaqə saxlayın:
Lumispot
Ünvan: Bina 4 #, №99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Çin
Tel: + 86-0510 87381808.
Mobil: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Veb sayt: www.lumispot-tech.com
Göndərmə vaxtı: 18 sentyabr 2024-cü il