レーザーの主なコアコンポーネントは何ですか？

スーパーマーケットのキャッシングカウンターでのバーコードスキャナーから 病院の精密手術ナイフまで工場で厚い鋼板が切られるときに飛ぶ火花までレーザーは現代生活のあらゆる側面に 浸透しています そしてこのすべてが 光を"刺激"し 強力なエネルギー源に集中させる 装置から生まれました
I. エネルギー源:ポンプ源
ポンプソースはレーザーの"エンジン"である.その主な機能は,作業物質にエネルギーを供給し,レーザーの生成の基礎を設けることである.ポンプが水を 下から上へと引き上げるようにポンプソースは,原子や分子を低エネルギーレベルから高エネルギーレベルに"ポンプ"し,粒子数の逆転を生み出します (これはレーザー生成の重要な条件です).
ポンプ源の一般的な種類は以下の通りである.
光学ポンプ: 強力な光源 (クセノンランプ,クリプトンランプなど) や他のレーザー (レーザーダイオードなど) から光を浴びて,活性物質を照射する.これは固体レーザー (YAGレーザーなど) で最も一般的な方法です..
電気ポンプ: 電子の衝突によって粒子刺激を引き起こす作業物質に電気電流を直接適用する.これは半導体レーザー (レーザーダイオード) やガスレーザー (CO2レーザーなど) の主要なポンプ方法です..
化学 ポンプ: 化学 反応 に よっ て 放出 さ れ た エネルギー を 用い て 粒子 を 刺激 する.通常,高 性能 の ガス レーザー に 使わ れ て い ます.
ポンプソースの性能は,レーザーの効率と出力量を直接決定します.これはレーザー生成の最初のステップであり,極めて重要です.
II. 光体: 増量中位/活性物質
活性物質としても知られる増強媒体は,レーザーの"メインステージ"であり,レーザーの実際の起源です.出力波長 (色) と潜在電源など.
物質の状態に基づいて 主に4つのカテゴリーに分けられます
ガス型媒体は,二酸化炭素 (CO2),ヘリウム-ネオン (He-Ne),アルゴンイオン (Ar+),などです. 連続で高品質のレーザービームを生成することができ,切断に使用されています.医療と科学研究.
液体介質: 染料で補給された有機溶媒など.出力波長を一定の範囲内で継続的に調整する能力が特徴です.そして,スペクトロスコピー研究で一般的に使用されています.
固体媒体は,ネオジウム製イトリウムアルミガーネット (Nd:YAG),ルビー結晶,ネオジウムガラスなど.堅牢な構造を持ち,高電力,高エネルギーレーザーパルスを生成することができる.工業加工や軍事用途で好ましい選択となる.
半導体材料:ガリウムアルセニード (GaAs) や他の化合物など.小サイズで高効率で,電気的にポンプされるのが簡単です.光通信のような分野では絶対的な主要力です光学ディスク読み取りとレーザー印刷
ポンプ源によって刺激されたとき 刺激された放出プロセスを経て 発生した光子とまったく同じ新しい光子を放出しますこの方法で光学増幅を実現する.
III.共鳴魂:光学共鳴器
光学共振器はレーザーの"品質鍛造機"である.レーザーの方向性と単色性を決定する.鏡 は,通常,注意深く 配置 さ れ て いる 鏡 の 二 つ で,互いに 向き合っ て 置か れ て いる一つは全反射鏡 (反射速度は100%に近い) で,もう"つは部分反射鏡 (出力結合鏡,反射速度は約90%~99%) です.
基本機能は3つあります
ポジティブなフィードバック:刺激された放出によって生成された光子が2つの鏡の間に反射し 連続して鎖反応のような刺激された放出を誘発します光の強度が指数関数的に増加する.
モード選択: 軸方向に沿って伝わる特定の波長のみが安定して振動し,空洞内で大きく増幅することができます.レーザーの単色性 (色純度) を著しく改善する.
導向出力: 最終的には,非常に強烈なレーザーの一部が部分反射器を通って送信され,高度にコリマートされ,狭く分散したレーザービームを形成します.
光学共鳴器がない場合,活性物質はランダムな方向と異なる波長の通常の熒光を放出するだけです.しかし,精密で純粋な"レーザー"を作りました.
IV. 冷却と制御システム
大半のレーザー装置 (特に中高功率装置) には,冷却システムが不可欠です.ポンプ源によるエネルギー投入のほとんどは熱に変換されます.増強介質の温度が急上昇する効率的な冷却システム (水冷却,空気冷却など)レーザーの安定して連続的な動作を保証することができます..
制御システムはレーザーの核心です 精密な回路とソフトウェアを使って ポンプの電流を調節し 冷却システムの動作を制御しますレーザー出力の正確な制御 (パルス幅や周波数など) を達成するために,Qスイッチやモジュレーターなどのコンポーネントを統合することができる.異なるアプリケーションシナリオの要件を満たすために
総括すると,ポンプ源はエネルギーを供給し,増幅媒体は光の増幅を担当し,光学共鳴器はレーザーの質を形作ります.冷却と制御システムは安定した動作を保証しますこの4つのコアコンポーネントは 協調したチームのようなもので 互いの欠かせないものです正確に,彼らの間でのシームレスな協働が,普通の光を,世界を変える力のある道具に変えてくれます.テクノロジーと産業における革命的な進歩を 継続的に推進しています