Bir lazerin temel bileşenleri nelerdir?

Süpermarket kasasındaki barkod tarayıcılarından hastanedeki hassas cerrahi bıçaklara kadar,Sahnedeki göz kamaştırıcı ışık gösterilerinden fabrikada kalın çelik levhalar kesildiğinde uçuşan kıvılcımlara kadarTüm bunlar ışığı "heveslendirip" güçlü bir enerji kaynağına yoğunlaştırabilen bir cihazdan kaynaklanıyor.
I. Enerji kaynağı: Pompa kaynağı
Pompa kaynağı, lazerin "motoru" dır. Temel işlevi, iş maddesine enerji sağlamak ve lazer üretimi için temel oluşturmaktır.Tıpkı su pompasının suyu daha düşük seviyeden daha yüksek seviyeye çektiği gibi., pompa kaynağı, atomları veya molekülleri daha düşük bir enerji seviyesinden daha yüksek bir enerji seviyesine "pompalar" ve parçacık sayısı tersini yaratır (bu lazer üretmek için kilit koşuldur).
Pompalama kaynaklarının yaygın türleri şunlardır:
Optik pompalama: Çalışan maddenin ışınlanması için güçlü bir ışık kaynağından (xenon lambası, kripton lambası gibi) veya başka bir lazerden (lazer diyot gibi) ışık kullanmak.Bu, katı durum lazerlerinde (YAG lazerleri gibi) kullanılan en yaygın yöntemdir..
Elektrik pompalama: Elektrik akımının çalışmakta olan maddeye doğrudan uygulanması, elektron çarpışmaları yoluyla parçacıkların uyarılmasına neden olur.Bu, yarı iletken lazerler (lazer diyotları) ve gaz lazerleri (CO2 lazerleri gibi) için ana pompalama yöntemidir..
Kimyasal pompalama: Bazı yüksek güçlü gaz lazerlerinde yaygın olarak kullanılan parçacıkları heyecanlandırmak için kimyasal reaksiyonlardan salınan enerjiyi kullanmak.
Pompalama kaynağının performansı doğrudan lazerin verimliliğini ve çıkış gücünü belirler.
II. Işıklı vücut: Kazanç Ortalama/İşleyici madde
Kazanç ortamı, iş maddesi olarak da bilinir, lazerin "ana aşaması"dır ve lazerin gerçekte nereden geldiğini belirler.çıkış dalga boyu (renk) ve potansiyel güç gibi.
Maddenin durumuna göre, esas olarak dört kategoriye ayrılırlar:
Gazlı ortamlar: karbondioksit (CO2), helyum-neon (He-Ne), argon iyonları (Ar +), vb. Sürekli ve yüksek kaliteli lazer ışınları üretebilirler ve kesimde yaygın olarak kullanılırlar.tıbbi tedavi ve bilimsel araştırma.
Sıvı ortam: Boyalar ile doped organik çözücüler gibi. Bu belirli bir aralığında sürekli olarak çıkış dalga boyunu ayarlama yeteneği ile karakterize edilir,ve yaygın olarak spektroskopi araştırmalarında kullanılır.
Katı ortamlar: Neodymium doped yttrium alüminyum granet (Nd:YAG), yakut kristalleri veya neodymium cam gibi.endüstriyel işleme ve askeri uygulamalarda tercih edilen seçim haline getirerek.
Yarım iletken malzemeler: Gallium arsenür (GaAs) ve diğer bileşikler gibi.Onlar optik iletişim gibi alanlarda mutlak ana güçtür., optik disk okuma ve lazer baskı.
Kazanç ortamındaki parçacıklar pompa kaynağı tarafından uyarıldığında, uyarılmış emisyon işlemine maruz kalırlar ve çarpışan fotonlarla aynı olan yeni fotonları salıverirler.böylece optik güçlendirme elde edilir.
III. Rezonanslı Ruh: Optik Rezonatör
Optik rezonatör, lazerin "kalite kılıf makinesi" dir. Lazerin yönünü ve tek renkliğini belirler.Genellikle iki aynadan oluşur ve dikkatlice yerleştirilmiş, birbirini yansıtan aynalardan oluşurBir tanesi tam yansıma aynasıdır (yansıma oranı %100'e yakın) ve diğeri kısmi yansıma aynasıdır (çıkış bağlantı aynası, yansıma oranı yaklaşık% 90 - 99%).
Temel işlevleri üçtür:
Pozitif geri bildirim: uyarılmış emisyon tarafından üretilen fotonların iki ayna arasında tekrar tekrar yansıtılmasına neden olur ve sürekli olarak zincir reaksiyon benzeri uyarılmış bir emisyon tetikler.Bu da ışık yoğunluğunun katlanarak artmasına neden olur..
Mod seçimi: Sadece eksenel yön boyunca yayılan belirli ışık dalga boyları dengede salınım yapabilir ve boşluk içinde büyük ölçüde güçlendirilebilir.lazerin tek renkliliğini (renk saflığını) önemli ölçüde iyileştiren.
Yönlendirilmiş çıkış: Sonunda, son derece yoğun lazerin bir kısmı kısmi reflektörün üzerinden iletilecek ve yüksek derecede kolimasyonlu ve dar bir şekilde farklılaşan bir lazer ışını oluşturacaktır.
Optik bir rezonant olmadan, çalışma maddesi sadece rastgele yönlü ve değişen dalga boylarında sıradan bir floresans yayar.Gördüğümüz kesin ve saf "lazer"i sahteleştirdik..
IV. Son dokunuşlar: Soğutma ve kontrol sistemi
Çoğu lazer cihazı için (özellikle orta ve yüksek güçlü cihazlar için) soğutma sistemi gereklidir.kazanç ortamının sıcaklığının keskin bir şekilde yükselmesine neden olur, performansın bozulmasına veya hatta hasara yol açar.veya TEC yarı iletken soğutma) lazerin istikrarlı ve sürekli çalışmasını sağlar.
Bu arada, kontrol sistemi lazerin çekirdeğidir. Pompa kaynağının akımını düzenlemek için hassas devreler ve yazılım kullanır, soğutma sisteminin çalışmasını kontrol eder,ve lazer çıkışının (puls genişliği ve frekansı gibi) hassas kontrolünü elde etmek için Q anahtarları ve modülatörler gibi bileşenleri entegre edebilir, çeşitli uygulama senaryolarının gereksinimlerini karşılamak için.
Özetle, pompa kaynağı enerji sağlar, güçlendirme ortamı ışık amplifikasyonundan sorumludur, optik rezonator lazerin kalitesini şekillendirir,Ve soğutma ve kontrol sistemleri istikrarlı çalışmasını sağlarBu dört temel bileşen, birbirlerine vazgeçilmez, çok koordineli bir ekip gibidir.Sıradan ışığı dünyayı değiştirebilecek güçlü bir alete dönüştüren tam olarak aralarındaki sorunsuz işbirliği., teknoloji ve endüstride devrimci bir ilerlemeyi sürekli sürdürecek.