Was sind die Hauptkomponenten eines Lasers?

Von den Barcode-Scannern an den Kassen der Supermärkte bis zu den präzisen chirurgischen Messern in Krankenhäusern,Von den schillernden Lichtshows auf den Bühnen bis zu den Funken, die fliegen, wenn in Fabriken dicke Stahlplatten geschnitten werden.All dies entstand durch ein Gerät, das Licht "anregen" und es in eine starke Energiequelle konzentrieren kann - den Laser.
I. Energiequelle: Pumpenquelle
Die Pumpenquelle ist der "Motor" des Lasers, dessen Hauptfunktion darin besteht, die Arbeitssubstanz mit Energie zu versorgen und so die Grundlage für die Erzeugung des Lasers zu schaffen.Genau wie eine Wasserpumpe Wasser von einem niedrigeren Niveau auf ein höheres Niveau zieht., die Pumpenquelle "pumpt" Atome oder Moleküle von einem niedrigeren Energieniveau auf ein höheres Energieniveau und erzeugt eine Partikelzahl-Inversion (dies ist die Schlüsselbedingung für die Erzeugung eines Lasers).
Zu den gängigen Arten von Pumpenquellen gehören:
Optisches Pumpen: Die Verwendung von Licht aus einer starken Lichtquelle (z. B. einer Xenonlampe, einer Kryptonlampe) oder einem anderen Laser (z. B. einer Laserdiode), um die Wirkstoffe zu bestrahlen.Dies ist die am häufigsten verwendete Methode bei Festkörperlasern (z. B. YAG-Lasern).
Elektropumpen: Direktes Anbringen eines elektrischen Stroms auf die Arbeitssubstanz, wodurch Partikel durch Elektronenkollisionen erregt werden.Dies ist die Hauptpumpmethode für Halbleiterlaser (Laserdioden) und Gaslaser (z. B. CO2-Laser).
Chemische Pumpe: Die Energie, die durch chemische Reaktionen freigesetzt wird, wird verwendet, um Partikel zu erregen.
Die Leistung der Pumpenquelle bestimmt unmittelbar die Wirksamkeit und Ausgangsleistung des Lasers.
II. Leuchtkörper: Gewinnmittel/Arbeitsstoff
Das Verstärkungsmedium, auch als Wirkstoff bezeichnet, ist die "Hauptstufe" des Lasers und der eigentliche Ursprung des Lasers.wie die Ausgangswellenlänge (Farbe) und die potentielle Leistung.
Sie werden nach dem Zustand der Materie hauptsächlich in vier Kategorien unterteilt:
Gasförmige Medien wie Kohlendioxid (CO2), Helium-Neon (He-Ne), Argon-Ionen (Ar+) usw. Sie können kontinuierliche und hochwertige Laserstrahlen erzeugen und werden häufig im Schneiden eingesetzt.medizinische Behandlung und wissenschaftliche Forschung.
Flüssiges Medium: organische Lösungsmittel, die mit Farbstoffen bestückt sind, und die Fähigkeit, die Ausgangswellenlänge kontinuierlich innerhalb eines bestimmten Bereichs einzustellen,und wird häufig in der Spektroskopieforschung verwendet.
Feststoffe: Neodymium-doppiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG), Rubinkristalle oder Neodymiumglas.Sie werden in der industriellen Verarbeitung und bei militärischen Anwendungen bevorzugt..
Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid (GaAs) und andere Verbindungen, die klein, effizient und leicht elektrisch zu pumpen sind.Sie sind die absolute Hauptkraft in Bereichen wie optischer Kommunikation., optische Festplattenlesung und Laserdruck.
Wenn die Partikel im Verstärkungsmedium von der Pumpenquelle erregt werden, werden sie dem stimulierten Emissionsprozess unterzogen und neue Photonen freisetzen, die genau den eingehenden Photonen entsprechen.mit einer Leistung von mehr als 50 W und.
III. Resonanzseele: optischer Resonator
Der optische Resonator ist die "Qualitätsschmiedmaschine" eines Lasers. Er bestimmt die Richtung und Monochromatik des Lasers.Es besteht in der Regel aus zwei sorgfältig platzierten Spiegeln, die sich gegenüberstellenEiner ist ein Gesamtreflexionsspiegel (mit einer Reflexionsrate nahe 100%) und der andere ist ein Teilreflexionsspiegel (Ausgangskopplungsspiegel mit einer Reflexionsrate von etwa 90% - 99%).
Seine Hauptfunktionen sind drei:
Positive Rückkopplung: Es bewirkt, dass die durch stimulierte Emission erzeugten Photonen wiederholt zwischen zwei Spiegeln reflektieren, wodurch kontinuierlich eine kettenartige stimulierte Emission ausgelöst wird,die zu einem exponentiellen Anstieg der Lichtstärke führt.
Moduswahl: Nur die spezifischen Wellenlängen des Lichts, die sich entlang der axialen Richtung ausbreiten, können stabil oszillieren und innerhalb der Hohlräume stark verstärkt werden,mit einem Durchmesser von mehr als 20 mm,.
Gezielte Ausgabe: Schließlich wird ein Teil des extrem intensiven Lasers durch den Teilreflektor übertragen und bildet einen stark kollimierten und schmal divergierenden Laserstrahl.
Ohne einen optischen Resonator strahlt die Arbeitssubstanz lediglich gewöhnliche Fluoreszenz in zufälliger Richtung und unterschiedlicher Wellenlängen aus.Wir haben den präzisen und reinen "Laser" geschmiedet, den wir sehen..
IV. Letzte Schritte: Kühl- und Steuerungssystem
Für die meisten Lasergeräte (insbesondere mit mittlerer bis hoher Leistung) ist ein Kühlsystem unerlässlich.die Temperatur des Gewinnmediums stark ansteigen lässtEin effizientes Kühlsystem (z. B. Wasserkühlung, Luftkühlung,oder TEC Halbleiterkühlung) kann den stabilen und kontinuierlichen Betrieb des Lasers gewährleisten.
Mittlerweile ist das Steuerungssystem der Kern des Lasers. Es verwendet präzise Schaltkreise und Software, um den Strom der Pumpenquelle zu regulieren, den Betrieb des Kühlsystems zu steuern,und können Komponenten wie Q-Schalter und Modulatoren integrieren, um eine präzise Steuerung der Laserleistung zu erreichen (wie Pulssbreite und Frequenz), um den Anforderungen verschiedener Anwendungsfälle gerecht zu werden.
Zusammenfassend wird gesagt, dass die Pumpenquelle Energie liefert, das Verstärkungsmedium für die Lichtverstärkung verantwortlich ist, der optische Resonator bestimmt die Qualität des Lasers,und die Kühl- und Steuerungssysteme sorgen für einen stabilen BetriebDiese vier Kernkomponenten sind wie ein hoch koordiniertes Team, unentbehrlich füreinander.Genau die nahtlose Zusammenarbeit zwischen ihnen verwandelt das gewöhnliche Licht in ein mächtiges Werkzeug, das die Welt verändern kann., die kontinuierlich den revolutionären Fortschritt in Technologie und Industrie vorantreiben.