Laser vaste stof: werkingsprincipes, applicatie

Dit artikel laat zien wat de bron van monochromatische straling en wat zijn de voordelen van een solid-state laser boven andere soorten. Hier wordt ons verteld hoe er is een generatie van coherente straling, waarom pulsorgaan krachtiger, wat nodig is graveren. Er wordt ook beschouwd als drie vereiste laser element en hoe het werkt.

bandentheorie

Voordat we praten over hoe de laser te bedienen (solid state, bijvoorbeeld), moet u een aantal van de fysieke model te overwegen. Vanaf het schooljaar lessen herinnert degene die de elektronen rond de kern zijn gerangschikt in specifieke banen of energie niveaus. Als die ons ter beschikking niet één atoom, en veel, dat wil zeggen, beschouwen we elke drie-dimensionale lichaam, is er een probleem is.

Volgens de Pauliprincipe, in dit lichaam met eenzelfde energie kan slechts één elektron zijn. Aldus zelfs de kleinste korrel bevat een groot aantal atomen. Natuur heeft in dit geval zeer sierlijke exit - de energie van elke elektronenbundel energie anders dan een naast een zeer kleine hoeveelheid bijna onwaarneembaar. In dat geval worden alle elektronen een niveau van "geperst" in één energieband. Een gebied waar zich het verst van de kern elektronen, zogenaamde valentie. Volg haar gebied heeft een hogere energie. Het elektronen vrij bewegen en wordt de geleidingsband genoemd.

Emissie en absorptie

Elke laser (solid-state, gas, chemisch) werkt volgens de principes van elektron overgang van de ene zone naar de andere. Als uw lichaam wordt blootgesteld aan het licht, de foton een elektron geeft genoeg kracht om hem in een hogere energietoestand was. Omgekeerd, wanneer een elektron wordt overgedragen van de geleidingsband met de valentie, zendt een foton. Indien het materiaal een halfgeleider of isolator, de valentieband en de geleidingsband worden gescheiden door een interval waarin geen level. Dienovereenkomstig kan elektronen er niet zijn. Dit interval wordt de bandafstand genoemd. Als de foton genoeg energie heeft, springen de elektronen overwinnen dit interval.

generatie

Het werkingsprincipe van de laser in vaste toestand is gebaseerd op het feit dat de stof in de verboden zone ontstaat een zogenaamde geïnverteerde laag. Electron leven op dit niveau hoger is dan tijdens zijn verblijf in de geleidingsband. Dus in een bepaalde periode op "ophopen" elektronen. Dit is de zogenaamde populatie-inversie. Wanneer dit niveau gestippelde elektronen, de foton passeert de gewenste golflengte, veroorzaakt het gelijktijdig opwekken van een groot aantal identieke lengte en fase van lichtgolven. Dat wil zeggen de elektronen lawine in een keer naar de grondtoestand, het genereren van een bundel monochromatisch fotonen voldoende hoog vermogen. Opgemerkt wordt dat het hoofdprobleem van de eerste laserontwikkeling was zo'n samengestelde substantie vinden waarvoor mogelijk zou bezettingsinversie van een van de niveaus. Het eerste werkmedium legeringsstaal robijn.

De samenstelling van de laser

Laser in vaste toestand van de hoofdcomponenten verschilt van de andere species. Het werkfluïdum, waarbij de populatie-inversie van één van de niveaus, door een lichtbron wordt verlicht. Het heet pompen. het kan vaak een gewone gloeilamp of een gasontladingsbuis is. Twee evenwijdige uitstrekkende uiteinde van de werkvloeistof (solid-state laserkristal veronderstelt gas - een vacuümatmosfeer) een systeem van spiegels, of een optische resonator. Verzamelt in de bundel alleen die fotonen die evenwijdig aan het stopcontact. Gepompte lasers in vaste toestand treedt typisch op via flitslampen.

Kinds van solid-state lasers

Afhankelijk van de wijze van de laserbundel uitvoer onderscheiden continue en gepulste lasers. Elk van hen wordt gebruikt en heeft zijn eigen kenmerken. Het belangrijkste verschil - gepulseerd solid-state lasers hebben een hogere capaciteit. Omdat voor elke opname fotonen als "stapelen", en één puls kan meer energie af dan continue oscillatie van dezelfde periode. Hoe kleiner de puls duurt, des te krachtiger elke "shot". Op dit moment is het technisch mogelijk is om het bouwen van een femtoseconde laser. Een van de impuls duurt ongeveer 10 ^{tot 15} seconden. Dergelijke afhankelijkheid houdt verband met het feit dat de populatie van de omgekeerde werkwijzen zoals hierboven beschreven duurt erg klein. Hoe langer de noodzaak om te wachten voordat je "shoot" laser, hoe meer elektronen de tijd hebben om de omgekeerde niveau te verlaten. Dienovereenkomstig verschaft de verminderde concentratie en fotonenergie van de uitgangsbundel.

lasergravure

De patronen op het oppervlak van metaal en glas items versierd met het dagelijks leven van een persoon. Ze kunnen chemisch of mechanisch door een laser worden aangebracht. De laatste methode is de meest moderne. De voordelen ten opzichte van andere methoden als volgt. Aangezien een directe impact op het werkvlak niet aanwezig is, is het bijna onmogelijk om het ding te beschadigen in het proces van het aanbrengen van een patroon of inscriptie. De laserstraal brandwonden zeer ondiepe groef: oppervlak gegraveerd met glad blijft en daardoor wordt de zaak niet beschadigd zal langer duren. Bij metalen laserbundel verandert de structuur van materie en de woorden verbleken vele jaren. Als het ding voorzichtig gebruikt, niet ondergedompeld is in zuur of vervormen, dan meerdere generaties patroon op nauwkeurig behouden. Lasergravure is het beste te kiezen voor een solid-state schakelen om twee redenen: de processen in vaste stoffen zijn gemakkelijker te beheren, en het is optimaal voor de verhouding tussen de productie en de prijzen.

installatie

Graveren, zijn er speciale installatie. Naast directe laser, ze bestaan uit een mechanische geleiding, waarbij laser beweegt en bewakingsapparatuur (computer). Laser machine wordt gebruikt in vele sectoren van de menselijke activiteit. Boven hebben we gesproken over het verfraaien van alledaagse voorwerpen. Geregistreerd bestek, aanstekers, brillen, horloges voor een lange tijd zal in de familie blijven en zal worden herinnerd aan de gelukkige momenten.

Echter, niet alleen intern maar ook industriële producten vereisen lasergravure. Grote planten, zoals de automobielindustrie, details vrijgegeven van de enorme aantallen: honderdduizenden of miljoenen. Elk item moet worden vermeld: - wanneer en wie het heeft gemaakt. Een betere manier dan lasergravure, aan niet, release tijd te vinden, zal de levensduur lang zijn, zelfs voor de bewegende delen, waardoor de kans op slijtage verhoogd. Lasermachine, moet in dit geval worden gekenmerkt door hoge capaciteit en veiligheid. Immers, indien het graveren van ten minste een fractie van een percentage verandering van de eigenschappen van de metalen delen, kan verschillend reageren op externe stimuli. Bijvoorbeeld een breuk in het aangrijpingspunt van de inschrijving. Echter, geschikt voor huishoudelijk gebruik eenvoudiger en goedkoper installatie.