레이저의 주요 핵심 구성 요소는 무엇입니까?

슈퍼마켓 현장의 바코드 스캐너부터 병원의 정밀 수술용 칼까지무대 상의 눈부신 빛 쇼에서 공장에서 두꺼운 철판이 자르면서 날아가는 불꽃까지레이저는 현대 생활의 모든 측면을 관통하고 있습니다. 그리고 이 모든 것은 빛을 "열려"서 강력한 에너지원으로 집중시킬 수 있는 장치에서 시작되었습니다.
I. 에너지 원: 펌프 원
펌프 소스는 레이저의 "기관"입니다. 그 핵심 기능은 작업 물질에 에너지를 공급하여 레이저 발생의 기초를 마련하는 것입니다.마치 물 펌프가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물을 끌어들이는 것처럼, 펌프 소스는 원자 또는 분자를 낮은 에너지 수준에서 더 높은 에너지 수준으로 "펌프"하여 입자 수 역전을 만듭니다. (이것이 레이저를 생성하는 핵심 조건입니다.)
펌핑 소스의 일반적인 유형은 다음과 같습니다.
광적 펌핑: 강력한 광원 (제논 램프, 크립톤 램프 등) 또는 다른 레이저 (레이저 다이오드 등) 에서 빛을 사용하여 작동 물질을 방사합니다.이것은 고체 레이저 (YAG 레이저와 같이) 에서 사용되는 가장 일반적인 방법입니다..
전기 펌핑: 일용 물질에 전기 전류를 직접 적용하여 전자 충돌을 통해 입자의 흥분을 유발합니다.이것은 반도체 레이저 (레이저 다이오드) 및 가스 레이저 (CO2 레이저와 같은) 의 주요 펌핑 방법입니다..
화학적 인 펌핑: 화학적 인 반응 에 의해 방출 되는 에너지 를 이용 하여 입자를 흥분 시키는데, 이것은 일반적으로 일부 고전력 가스 레이저 에서 사용 된다.
펌핑 소스의 성능은 레이저의 효율성과 출력력을 직접적으로 결정합니다. 이것은 레이저 발생의 첫 번째 단계이며 결정적입니다.
II. 빛나는 몸: 가이닝 미디엄/근무 물질
가이드 매체, 또한 작동 물질로 알려져, 레이저의 "주 단계"이며 레이저가 실제로 시작되는 곳입니다. 그것은 레이저의 핵심 특성을 결정합니다.출력 파장 (색) 및 잠재적 전력.
물질의 상태에 따라, 그들은 주로 네 가지로 나뉘어 있습니다.
가스 매체: 이산화탄소 (CO2), 헬륨-네온 (He-Ne), 아르곤 이온 (Ar +), 등. 그들은 연속적이고 고품질의 레이저 빔을 생성 할 수 있으며 절단에 널리 사용됩니다.의학적 치료 및 과학 연구.
액체 매개체: 염료로 도핑 된 유기 용매와 같이. 출력 파장을 일정 범위 내에서 지속적으로 조정하는 능력으로 특징입니다.분광 연구에서 일반적으로 사용됩니다..
고체 매체: 네오디엄 도핑 된 유트륨 알루미늄 그라넷 (Nd:YAG), 루비 결정 또는 네오디엄 유리 등. 그들은 견고한 구조를 가지고 있으며 고전력, 고 에너지 레이저 펄스를 생성 할 수 있습니다.산업 처리 및 군사용 용도로 선호되는 선택이됩니다..
반도체 재료: 갈륨 아르세나이드 (GaAs) 와 다른 화합물. 크기가 작고 효율이 높으며 전기적으로 펌프하기가 쉽습니다.그들은 광학 통신과 같은 분야에서 절대적인 주요 힘입니다, 광 디스크 읽기 및 레이저 인쇄.
가이드 매체에 있는 입자들이 펌프 소스에 의해 흥분되면 자극된 방출 과정을 거쳐 발생 광자와 정확히 같은 새로운 광자를 방출합니다.따라서 광학 증폭을 달성합니다..
III. 공명 영혼: 광적 공명
광적 공명기 는 레이저 의 "품질 도장 기계"로, 레이저 의 방향성 과 단색성 을 결정 한다.보통 두 개의 조심스럽게 배치 된 반사 거울 으로 구성 되어 있습니다.하나는 전체 반사 미러 (반사율이 100%에 가깝고), 다른 하나는 부분 반사 미러 (출력 결합 미러, 반사율 약 90% ~ 99%).
그 핵심 기능은 세 가지입니다.
긍정적인 피드백: 자극된 방출에 의해 생성된 광자가 두 개의 거울 사이에 반복적으로 반사되면서 연속적으로 연쇄 반응과 같은 자극된 방출을 유발합니다.빛의 강도를 기하급수적으로 증가시키는.
모드 선택: 축 방향으로 전파되는 특정 빛의 파장만이 안정적으로 진동하고 구멍 내에서 크게 증폭 될 수 있습니다.레이저의 단색성 (색성) 을 크게 향상시키는.
방향성 출력: 결국, 극도로 강렬한 레이저의 일부가 부분 반사기를 통해 전송되어 매우 접합되고 좁게 분산 된 레이저 빔을 형성합니다.
광적 공명 장치 없이, 작동 물질은 단지 무작위 방향과 다양한 파장의 평범한 형광을 방출합니다.우리는 우리가 보는 정밀하고 순수한 "레이저"를 만들어 냈습니다..
IV. 마지막 터치: 냉각 및 제어 시스템
대부분의 레이저 장치 (특히 중~대 전력 장치) 에는 냉각 시스템이 필수적입니다. 펌프 소스의 에너지 입력의 대부분은 열으로 변환됩니다.가이드 미디엄의 온도가 급격히 상승하도록 만드는효율적인 냉각 시스템 (물 냉각, 공기 냉각,또는 TEC 반도체 냉각) 는 레이저의 안정적이고 지속적인 작동을 보장 할 수 있습니다..
한편, 제어 시스템은 레이저의 핵심입니다. 그것은 정확한 회로와 소프트웨어를 사용하여 펌프 소스의 전류를 조절하고, 냉각 시스템의 작동을 제어합니다.그리고 Q 스위치와 모듈러와 같은 컴포넌트를 통합하여 레이저 출력의 정밀한 제어 (펄스 너비와 주파수 등) 를 달성할 수 있습니다.다양한 응용 시나리오의 요구 사항을 충족시키기 위해
요약하자면 펌프 소스가 에너지를 공급하고, 가이드 매체는 빛 증폭에 책임이 있고, 광적 공명기는 레이저 품질을 형성합니다.냉각 및 제어 시스템은 안정적인 작동을 보장합니다.이 네 가지 핵심 구성 요소는 매우 조율된 팀과 같습니다. 서로 필수적입니다.바로 그들 사이의 원활한 협력이 평범한 빛을 세상을 변화시킬 수 있는 강력한 도구로 변화시킵니다., 기술과 산업의 혁명적 발전을 지속적으로 이끌고 있습니다.