De Basisfunktiounsprinzip vun engem Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) baséiert op dem Phänomen vun der stimuléierter Emissioun vu Liicht. Duerch eng Serie vu präzisen Designen a Strukturen generéiere Laser Strahlen mat héijer Kohärenz, Monochromatizitéit an Hellegkeet. Laser gi wäit an der moderner Technologie benotzt, och a Beräicher wéi Kommunikatioun, Medizin, Fabrikatioun, Messung a wëssenschaftlech Fuerschung. Hir héich Effizienz a präzis Kontrolleigenschaften maachen se de Kärkomponent vu villen Technologien. Drënner ass eng detailléiert Erklärung vun der Aarbecht Prinzipien vun Laser an de Mechanismen vun verschidden Zorte vu Laser.
1. Stimuléiert Emissioun
Stimuléiert Emissiounass de Grondprinzip hannert der Laser Generatioun, déi éischt vum Einstein am Joer 1917 proposéiert gouf. Dëse Phänomen beschreift wéi méi kohärent Photonen duerch d'Interaktioun tëscht Liicht an opgereegtem Matière produzéiert ginn. Fir stimuléiert Emissioun besser ze verstoen, loosst eis mat spontaner Emissioun ufänken:
Spontan Emissioun: An Atomer, Molekülen oder aner mikroskopesch Partikel kënnen d'Elektronen extern Energie absorbéieren (wéi elektresch oder optesch Energie) an iwwergoen op e méi héije Energieniveau, bekannt als den opgereegte Staat. Wéi och ëmmer, opgereegt Staatselektronen sinn onbestänneg a wäerte schliisslech op e méi nidderegen Energieniveau zréckkommen, bekannt als Grondzoustand, no enger kuerzer Period. Wärend dësem Prozess verëffentlecht den Elektron e Photon, wat spontan Emissioun ass. Esou Photone si zoufälleg wat d'Frequenz, d'Phas an d'Richtung ugeet, a feelen also Kohärenz.
Stimuléiert Emissioun: De Schlëssel fir stimuléiert Emissioun ass, datt wann en opgereegt-Staat-Elektron e Photon mat enger Energie entsprécht, déi seng Iwwergangsenergie entsprécht, kann de Photon den Elektron opfuerderen, an de Grondzoustand zréckzekommen, während en neie Photon fräigelooss gëtt. Den neie Photon ass identesch mam Original a punkto Frequenz, Phase a Verbreedungsrichtung, wat zu kohärent Liicht resultéiert. Dëst Phänomen verstäerkt däitlech d'Zuel an d'Energie vu Photonen an ass de Kärmechanismus vu Laser.
Positiv Feedback Effekt vun stimuléiert Emissioun: Am Design vu Laser gëtt de stimuléierte Emissiounsprozess e puer Mol widderholl, an dëse positiven Feedback-Effekt kann d'Zuel vun de Photonen exponentiell erhéijen. Mat der Hëllef vun engem Resonanzhuelraum gëtt d'Kohärenz vun de Photonen behalen, an d'Intensitéit vum Liichtstrahl gëtt kontinuéierlech erhéicht.
2. Gewannen mëttelfristeg
Déigewannen mëttelfristegass d'Kärmaterial am Laser dat d'Verstäerkung vu Photonen an d'Laserausgang bestëmmt. Et ass déi kierperlech Basis fir stimuléiert Emissioun, a seng Eegeschafte bestëmmen d'Frequenz, d'Wellenlängt an d'Ausgangskraaft vum Laser. D'Aart an d'Charakteristike vum Gewënnmedium beaflossen direkt d'Applikatioun an d'Leeschtung vum Laser.
Excitation Mechanismus: Elektronen am Gewënnmedium musse vun enger externer Energiequell op e méi héije Energieniveau opgereegt ginn. Dëse Prozess gëtt normalerweis duerch extern Energieversuergungssystemer erreecht. Gemeinsam Excitatiounsmechanismen enthalen:
Elektresch Pompel: D'Elektronen am Gewënnmedium begeeschteren andeems en elektresche Stroum applizéiert gëtt.
Optesch Pompel: Begeeschtert de Medium mat enger Liichtquell (wéi eng Blitzlamp oder en anere Laser).
Energie Niveau System: Elektronen am Gewënnmedium ginn typesch a spezifeschen Energieniveauen verdeelt. Am meeschte verbreet sinnzwee-Niveau Systemeranvéier-Niveau Systemer. An engem einfachen zwee-Niveau System, Elektronen Iwwergank vum Grondzoustand an den opgereegt Staat an dann zréck an de Buedem Staat duerch stimuléiert Emissioun. An engem Véier-Niveau System ënnerleien Elektronen méi komplex Iwwergäng tëscht verschiddenen Energieniveauen, wat dacks zu méi héijer Effizienz resultéiert.
Zorte vu Gewënn Medien:
Gas Gewënn mëttelméisseg: Zum Beispill, Helium-Neon (He-Ne) Laser. Gas Gewënn Medien si bekannt fir hir stabil Output a fix Wellelängt, a gi wäit als Standard Liichtquellen an Laboratoiren benotzt.
Liquid Gain Medium: Zum Beispill, Faarf Laser. Dye Molekülle hu gutt excitation Eegeschafte iwwer verschidde Wellelängten, déi hinnen ideal fir tunable Laser mécht.
Solid Gewënn Medium: Zum Beispill, Nd (neodym-dotéiert Yttrium Aluminium Granat) Laser. Dës Laser sinn héich effizient a mächteg, a gi wäit an industriellen Ausschneiden, Schweißen a medizineschen Uwendungen benotzt.
Semiconductor Gewënn Medium: Zum Beispill gi Galliumarsenid (GaAs) Materialien wäit an der Kommunikatioun an optoelektroneschen Apparater wéi Laserdioden benotzt.
3. Resonator Cavity
Déiresonator Kavitéitass e strukturelle Bestanddeel am Laser benotzt fir Feedback an Verstäerkung. Seng Kärfunktioun ass d'Zuel vun de Photonen, déi duerch stimuléiert Emissioun produzéiert ginn, ze verbesseren andeems se se an der Kavitéit reflektéieren an verstäerken, sou datt e staarken a fokusséierte Laseroutput generéiert.
Struktur vun der Resonator Kavitéit: Et besteet normalerweis aus zwee parallele Spigelen. Een ass e voll reflektéierende Spigel, bekannt als denhënneschter Spigel, an déi aner ass en deelweis reflektéierende Spigel, bekannt als denAusgangsspigel. Photone reflektéieren zréck an zréck an der Kavitéit a ginn duerch Interaktioun mam Gewënnmedium verstäerkt.
Resonanz Conditioun: Den Design vum Resonatorhuelraum muss bestëmmte Konditiounen erfëllen, wéi z. Dëst erfuerdert datt d'Kavitéitslängt e Multiple vun der Laserwellelängt ass. Nëmmen Liichtwellen, déi dëse Konditiounen erfëllen, kënnen effektiv am Kavitéit verstäerkt ginn.
Ausgang Beam: Den deelweis reflektéierte Spigel léisst en Deel vum verstäerkte Liichtstrahl duerchgoen, a bildt den Ausgangsstrahl vum Laser. Dëse Strahl huet héich Directionalitéit, Kohärenz a Monochromatizitéit.
Wann Dir méi wëllt gewuer ginn oder un Laser interesséiert sidd, da kontaktéiert eis w.e.g.:
Lumispot
Adress: Gebai 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Tel: + 86-0510 87381808.
Handy: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Websäit: www.lumispot-tech.com
Post Zäit: Sep-18-2024