ส่วนประกอบหลักของเลเซอร์คืออะไร?

จากเครื่องสแกนบาร์โค้ดที่ตู้ชักชั๊วของซุปเปอร์มาร์เก็ต ถึงมีดผ่าตัดแม่นยําในโรงพยาบาลจากโชว์แสงที่ส่องแสงบนเวที ไปจนถึงจุดประกายที่บินเมื่อแผ่นเหล็กหนาถูกตัดในโรงงานและทั้งหมดนี้เกิดจากอุปกรณ์ที่สามารถ "ตื่นเต้น" แสงและมุ่งมั่นในแหล่งพลังงานที่แข็งแกร่ง - ไลเซอร์
I. แหล่งพลังงาน: แหล่งปั๊ม
แหล่งปั๊มเป็น "เครื่องยนต์" ของเลเซอร์เหมือนปั๊มน้ําดึงน้ําจากระดับล่างไประดับสูง, แหล่งปั๊ม "ปั๊ม" อัตโนมัติหรือโมเลกุลจากระดับพลังงานต่ําไประดับพลังงานสูงขึ้น, สร้างจํานวนอนุภาคกลับ (นี่คือเงื่อนไขหลักในการผลิตเลเซอร์)
ประเภทของแหล่งปั๊มที่พบทั่วไป ได้แก่
การสูบแสง: การใช้แสงจากแหล่งแสงที่แรง (เช่นหลอด xenon, หลอด krypton) หรือเลเซอร์อื่น (เช่นเลเซอร์ไดโอด์) เพื่อฉายแสงสารทํางานนี่คือวิธีที่ใช้กันทั่วไปที่สุดในเลเซอร์ภาวะแข็ง (เช่น YAG laser).
การสูบไฟฟ้า: การใช้กระแสไฟฟ้าโดยตรงกับสารทํางาน ส่งผลให้อนุภาคตื่นเต้นผ่านการชนอิเล็กตรอนนี่คือวิธีการปั๊มหลักสําหรับเลเซอร์ครึ่งตัวนํา (เลเซอร์ไดโอเดส) และเลเซอร์ก๊าซ (เช่นเลเซอร์ CO2).
การสูบเคมี: การใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาจากการปฏิกิริยาเคมีเพื่อกระตุ้นอนุภาค ซึ่งมักถูกใช้ในเลเซอร์ก๊าซพลังงานสูงบางชนิด
ผลประกอบของแหล่งการสูบกําหนดผลประสิทธิภาพและกําลังผลิตของเลเซอร์โดยตรง มันเป็นขั้นตอนแรกในการผลิตเลเซอร์และเป็นขั้นตอนสําคัญ
II. กระดูกสว่าง: สัดส่วนการเพิ่ม/สารทํางาน
สื่อการเติบโต หรือยังเรียกว่าสารทํางาน เป็น "ระยะหลัก" ของเลเซอร์ และเป็นจุดที่เลเซอร์เริ่มต้นจริงเช่น ความยาวคลื่นการออก (สี) และพลังงานที่เป็นไปได้.
ตามสภาพของวัตถุ พวกมันถูกแบ่งออกเป็น 4 ประเภท
สื่อก๊าซ: เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), เฮลียม-เนออน (He-Ne), อาร์กอนไอออน (Ar +) เป็นต้นการรักษาทางการแพทย์และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์.
สื่อเหลว: เช่นสารละลายอินทรีย์ที่ปรับปรุงด้วยสารสี มันมีลักษณะด้วยความสามารถในการปรับความยาวคลื่นออกแบบต่อเนื่องภายในช่วงที่กําหนดไว้และใช้กันทั่วไปในงานวิจัยสายสี.
สื่อที่แข็งแกร่ง: เช่น อะลูมิเนียมไทเรียมกราเนต (Nd: YAG) ที่ปรับปรุงด้วยเนโอดีเมียม, คริสตัลหอมหรือย้ําตาลเนโอดีเมียม มีโครงสร้างที่แข็งแกร่งและสามารถผลิตแรงสูง, ไลเซอร์พลังงานสูงทําให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่นิยมในการแปรรูปอุตสาหกรรมและการใช้งานทางทหาร.
วัสดุครึ่งประสาท: เช่น แกลเลียมอาร์เซนได (GaAs) และสารประกอบอื่นๆ มีขนาดเล็ก ประสิทธิภาพสูง และง่ายในการปั๊มไฟฟ้าพวกเขาเป็นกําลังหลักที่แท้จริง ในสาขาต่างๆ เช่น การสื่อสารทางออปติก, การอ่านแผ่นแสงและการพิมพ์เลเซอร์
เมื่ออนุภาคในสื่อการเติบโตถูกกระตุ้นโดยแหล่งปั๊ม พวกมันจะผ่านกระบวนการการปล่อยไฟฟ้าที่กระตุ้น และปล่อยโฟตอนใหม่ที่เหมือนกับโฟตอนที่เกิดขึ้นทําให้เกิดการขยายแสง.
III. Soul Resonant: เครื่องสะท้อนแสง
อุปกรณ์ประสานเสียงทางแสงเป็น "เครื่องโกหกคุณภาพ" ของเลเซอร์ มันกําหนดทิศทางและสีเดียวของเลเซอร์โดย ปกติ จะ มี กระจก สอง กระจก ที่ วาง ไว้ อย่าง ระมัดระวังหนึ่งคือกระจกสะท้อนเต็ม (มีอัตราการสะท้อนใกล้ 100%) และอีกอย่างคือกระจกสะท้อนส่วนหนึ่ง (กระจกเชื่อมต่อการออก, มีอัตราการสะท้อนประมาณ 90% - 99%)
ฟังก์ชันหลักของมันมี 3 ประการ คือ
ความตอบสนองทางบวก: มันทําให้ฟอตอนที่เกิดจากการกระตุ้นการออกอากาศสะท้อนออกมาซ้ําๆ ระหว่างกระจกสองกระจก ทําให้เกิดการออกอากาศกระตุ้นแบบปฏิกิริยาเชือกส่งผลให้ความเข้มข้นของแสงเพิ่มขึ้นอย่างเร่งขัน.
การเลือกโหมด: เพียงความยาวคลื่นเฉพาะของแสงที่กระจายไปตามทิศทางแกนเท่านั้นที่สามารถสั่นสะเทือนได้อย่างมั่นคงและขยายขนาดมากภายในช่องซึ่งช่วยปรับปรุงความละเอียดสีเดียว (ความบริสุทธิ์ของสี) ของเลเซอร์ให้ดีขึ้น.
ผลิตแบบถูกกํากับ: ในที่สุด ส่วนหนึ่งของเลเซอร์ที่เข้มข้นมากจะถูกส่งผ่านตัวสะท้อนส่วนหนึ่ง สร้างรังสีเลเซอร์ที่มีความสับสนและแตกต่างกันอย่างแคบ
โดยไม่มีเครื่องสะท้อนแสง สารทํางานจะปล่อยแสงสว่างทั่วไปในทิศทางสุ่มและความยาวคลื่นที่แตกต่างกันเราสร้าง "เลเซอร์" ที่แม่นยําและบริสุทธิ์ที่เราเห็น.
IV การปรับปรุงสุดท้าย: ระบบเย็นและควบคุม
สําหรับอุปกรณ์เลเซอร์ส่วนใหญ่ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่มีพลังงานปานกลางถึงสูง) ระบบเย็นเป็นสิ่งจําเป็น ส่วนใหญ่ของพลังงานที่นํามาโดยแหล่งปั๊มถูกแปลงเป็นความร้อนทําให้อุณหภูมิของสื่อการเติบโตเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วระบบทําความเย็นที่ประสิทธิภาพดี (เช่นระบบทําความเย็นด้วยน้ํา, ระบบทําความเย็นด้วยอากาศหรือ TEC การเย็นครึ่งตัวนํา) สามารถรับประกันการทํางานที่มั่นคงและต่อเนื่องของเลเซอร์.
ในขณะเดียวกัน ระบบควบคุมเป็นแกนหลักของเลเซอร์ มันใช้วงจรแม่นยําและโปรแกรม เพื่อควบคุมกระแสของแหล่งปั๊มและสามารถบูรณาการองค์ประกอบ เช่น Q-switches และ modulators เพื่อบรรลุการควบคุมผลิตเลเซอร์อย่างแม่นยํา (เช่นความกว้างและความถี่ของแรงผลัก)เพื่อตอบสนองความต้องการของกรณีการใช้งานต่างๆ
สรุปคือ แหล่งปั๊มให้พลังงาน สารต่อเนื่องรับผิดชอบในการขยายแสงและระบบการเย็นและการควบคุม ให้การทํางานที่มั่นคงส่วนประกอบหลักทั้งสี่ประกอบเป็นเหมือนทีมงานที่ประสานงานกันอย่างดี ซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นต่อกันและกันมันคือการร่วมมือกันอย่างต่อเนื่อง ระหว่างพวกมัน ที่เปลี่ยนแสงธรรมดา ให้กลายเป็นเครื่องมือที่มีพลัง ที่สามารถเปลี่ยนแปลงโลกได้, ขับเคลื่อนความก้าวหน้าที่ปฏิวัติอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีและอุตสาหกรรม