De Grondprinzip vun engem Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) baséiert op dem Phänomen vun der stimuléierter Liichtemissioun. Duerch eng Serie vu präzisen Designen a Strukturen generéiere Laser Stralen mat héijer Kohärenz, Monochromatizitéit an Hellegkeet. Laser gi wäit an der moderner Technologie benotzt, dorënner a Beräicher wéi Kommunikatioun, Medizin, Fabrikatioun, Miessung a wëssenschaftlecher Fuerschung. Hir héich Effizienz a präzis Kontrollcharakteristike maachen se zum Kärbestanddeel vu ville Technologien. Hei ënnendrënner ass eng detailléiert Erklärung vun de Funktionsprinzipie vu Laser an de Mechanismen vun de verschiddenen Zorte vu Laser.
1. Stimuléiert Emissioun
Stimuléiert Emissiounass de fundamentale Prinzip hannert der Lasergeneratioun, deen fir d'éischt vum Einstein am Joer 1917 proposéiert gouf. Dëst Phänomen beschreift, wéi méi kohärent Photonen duerch d'Interaktioun tëscht Liicht an ugereegter Matière produzéiert ginn. Fir d'stimuléiert Emissioun besser ze verstoen, fänke mer mat der spontaner Emissioun un:
Spontan EmissiounAn Atomer, Molekülen oder aner mikroskopesch Partikelen kënnen Elektronen extern Energie absorbéieren (wéi elektresch oder optesch Energie) an op en méi héicht Energieniveau iwwergoen, bekannt als den ugereegten Zoustand. Wéi och ëmmer, ugereegten Elektronen sinn onstabil a wäerten no enger kuerzer Zäit schlussendlech op en méi nidderegt Energieniveau zréckkommen, bekannt als Grondzoustand. Wärend dësem Prozess fräisetzt den Elektron e Photon, deen spontan Emissioun ass. Sou Photone si zoufälleg wat d'Frequenz, d'Phase an d'Richtung ugeet, a feelen dofir u Kohärenz.
Stimuléiert EmissiounDe Schlëssel zur stimuléierter Emissioun ass, datt wann en Elektron am ugereegten Zoustand op e Photon mat enger Energie trëfft, déi senger Iwwergangsenergie entsprécht, kann de Photon den Elektron dozou bréngen, an de Grondzoustand zréckzekommen, während en neie Photon fräigesat gëtt. De neie Photon ass identesch mam ursprénglechen a punkto Frequenz, Phas a Verbreedungsrichtung, wat zu kohärentem Liicht féiert. Dëst Phänomen verstäerkt d'Zuel an d'Energie vu Photonen däitlech an ass den zentralen Mechanismus vu Laseren.
Positiv Réckkopplungseffekt vun der stimuléierter EmissiounBeim Design vu Laseren gëtt de stimuléierte Emissiounsprozess e puermol widderholl, an dësen positiven Réckkopplungseffekt kann d'Zuel vun de Photonen exponentiell erhéijen. Mat Hëllef vun enger Resonanzhöhl gëtt d'Kohärenz vun de Photonen erhalen, an d'Intensitéit vum Liichtstral gëtt kontinuéierlech erhéicht.
2. Mëttelméisseg Gewënn
DenGewënnmëttelass dat Kärmaterial am Laser, dat d'Verstärkung vu Photonen an d'Laserleistung bestëmmt. Et ass déi physikalesch Basis fir stimuléiert Emissioun, a seng Eegeschafte bestëmmen d'Frequenz, d'Wellenlängt an d'Ausgangsleistung vum Laser. Den Typ an d'Charakteristike vum Verstärkungsmedium beaflossen direkt d'Uwendung an d'Leeschtung vum Laser.
AnregungsmechanismusElektronen am Verstärkungsmedium mussen duerch eng extern Energiequell op en méi héicht Energieniveau ugereegt ginn. Dëse Prozess gëtt normalerweis duerch extern Energieversuergungssystemer erreecht. Zu de gängegen Anregungsmechanismen gehéieren:
Elektresch Pompelen: D'Elektronen am Verstärkungsmedium duerch d'Uleeë vun engem elektresche Stroum anreegen.
Optesch Pompelen: D'Medium mat enger Liichtquell (wéi eng Blëtzluucht oder en anere Laser) uschalten.
Energieniveauen SystemElektronen am Verstärkungsmedium sinn typescherweis a spezifeschen Energieniveauen verdeelt. Déi heefegst sinnzwee-Niveau-Systemeranvéier-Niveau-SystemerAn engem einfache System mat zwee Niveauen iwwergoen d'Elektronen vum Grondzoustand an den ugereegten Zoustand a ginn dann duerch stimuléiert Emissioun zréck an de Grondzoustand. An engem System mat véier Niveauen ënnerleien d'Elektronen méi komplex Iwwergäng tëscht verschiddenen Energieniveauen, wat dacks zu enger méi héijer Effizienz féiert.
Aarte vu Gain-Medien:
GasgewënnmëttelZum Beispill Helium-Neon (He-Ne) Laser. Gasverstärkungsmedien si bekannt fir hir stabil Leeschtung a fix Wellelängt a gi wäit verbreet als Standardliichtquellen a Laboratoiren agesat.
Flëssege GewënnmëttelZum Beispill Faarflaser. Faarfmoleküle hunn gutt Anregungseigenschaften iwwer verschidde Wellelängten, wat se ideal fir ofstëmmend Laser mécht.
Solid Gain MëttelZum Beispill Nd-Laseren (Neodym-dotiert Yttrium-Aluminium-Granat). Dës Lasere si ganz effizient a staark a gi wäit verbreet beim industrielle Schneiden, Schweessen a medizineschen Uwendungen agesat.
HallefleitergewënnmëttelZum Beispill gi Galliumarsenid (GaAs)-Materialien wäit verbreet a Kommunikatiouns- an optoelektroneschen Apparater wéi Laserdioden agesat.
3. Resonatorkavitéit
DenResonatorhöhlass eng strukturell Komponent am Laser, déi fir Feedback a Verstärkung benotzt gëtt. Seng Haaptfunktioun ass d'Zuel vun de Photonen, déi duerch stimuléiert Emissioun produzéiert ginn, ze erhéijen, andeems se an der Kavitéit reflektéiert a verstäerkt ginn, wouduerch eng staark a fokusséiert Laserleistung generéiert gëtt.
Struktur vun der ResonatorkavitéitEt besteet normalerweis aus zwéi parallele Spigelen. Ee vun hinnen ass e voll reflektive Spigel, bekannt als deRéckspigel, an deen aneren ass e partiell reflektive Spigel, bekannt als denAusgangsspiegelPhotone reflektéieren an der Kavitéit hin an hier a ginn duerch Interaktioun mam Verstärkungsmedium verstärkt.
ResonanzbedingungDen Design vun der Resonatorhöhl muss bestëmmte Konditioune erfëllen, wéi zum Beispill sécherzestellen, datt Photonen stänneg Wellen an der Höhl bilden. Dëst erfuerdert, datt d'Längt vun der Höhl e Multiple vun der Laserwellelängt ass. Nëmme Liichtwellen, déi dës Konditioune erfëllen, kënnen effektiv an der Höhl verstäerkt ginn.
AusgangsstrahlDe partiell reflektéierende Spigel léisst en Deel vum verstäerkte Liichtstral duerchgoen, wouduerch den Ausgangsstral vum Laser entsteet. Dëse Stral huet eng héich Richtungswirksamkeet, Kohärenz a Monochromatizitéit..
Wann Dir méi wësse wëllt oder un Laseren interesséiert sidd, da kontaktéiert eis gären:
Lumispot
Adress: Gebai 4 #, Nr. 99 Furong 3rd Road, Distrikt Xishan Wuxi, 214000, China
Tel.: + 86-0510 87381808.
Handy: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Websäit: www.lumispot-tech.com
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 18. September 2024