Láser sólida: principios de funcionamento, aplicación

Este artigo amosa cales son as fontes de radiación monocromática e cales son as vantaxes dun láser de estado sólido sobre outros tipos. Aquí nos dise como hai unha xeración de radiación coherente, por orixe de pulso máis poderoso, o que é necesario gravado. Tamén é considerada de tres elementos láser necesaria e como funciona.

teoría banda

Antes de falar sobre como operar o láser (estado sólido, por exemplo), ten que considerar algúns do modelo físico. De leccións da escola recorda que os electróns ao redor do núcleo están dispostos en órbitas específicas ou niveis de enerxía. Á nosa disposición non un átomo, e un lote, é dicir, consideramos calquera corpo tridimensional, hai un problema.

Segundo o principio de Pauli, neste corpo cunha soa e mesma enerxía pode ser só un electrón. Así, mesmo a máis pequena gran contén un gran número de átomos. A natureza atopou neste caso saia moi graciosa - a enerxía de cada electrón de enerxía diferente dun lado dunha cantidade moi pequena, case imperceptible. Neste caso, as electróns dun nivel de "preme" nunha banda de enerxía única. Unha área na que están situados máis distantes dos electróns do núcleo, chamado de Valencia. Siga a súa área ten unha enerxía máis elevada. El electróns móvense libremente, e chámase a banda de condución.

Emisión e absorción

Calquera láser (de estado sólido, gas, química) trabállase nos principios de transición de electróns desde unha zona a outra. Se o seu corpo está exposto á luz, o fotón dun electrón dá enerxía suficiente para el estaba nun estado de enerxía máis alto. Por outra banda, cando un electrón é trasladado desde a banda de condución para a Valencia, el emite un fotón. Se o material é un semicondutor é un illante, a Valencia e da banda de condución son separadas por un intervalo no que ningún nivel. En consecuencia, os electróns non pode estar presente. Este intervalo se chama o gap. Se o fotón ten enerxía suficiente, os electróns saltan superar este período.

xeración

O principio de funcionamento do láser de estado sólido baséase no feito de que a substancia na zona prohibida créase unha capa chamada invertido. vida Electron, a este nivel é máis alto do que durante a súa estancia na banda de condución. Así, nun determinado período de tempo con iso "acumular" electróns. Iso é chamado de inversión de poboación. Cando este nivel por electróns pontilhadas, o fotón pasa a lonxitude de onda desexado, el fai que a produción simultánea de un gran número de lonxitude idéntico e fase das ondas luminosas. É dicir, os electróns son avalancha todos dunha vez para o estado fundamental, a xeración dun feixe de fotóns monocromáticos suficientemente alta potencia. Nótese que o principal problema do primeiro desenvolvemento do láser era atopar unha tal combinación de sustancias para as que sería posible inversión de poboación dun dos niveis. O primeiro traballo Rubio aliaxes de aceiro medio.

A composición do láser

láser de estado sólido dos compoñentes principais é diferente das outras especies. O fluído de traballo, na que a inversión de poboación dun dos niveis, iluminado por unha fonte de luz. El é chamado de bombeo. que moitas veces pode ser unha lámpada incandescente normal ou un tubo de descarga de gas. Dous extremos que se estende paralela do fluído de traballo (cristal láser de estado sólido asume, gas - unha atmosfera de baleiro) formar un sistema de espellos, ou un ressonador óptico. Recolle no feixe só os fotóns que son paralelas á saída. Bombeados láseres de estado sólido ocorre normalmente mediante lámpadas de flash.

Tipo de láseres de estado sólido

Dependendo do modo de saída de feixe de raios láser continuos e distinguir os láseres pulsados. Cada un deles é usado e ten as súas propias características. A principal diferenza - pulsadas láseres de estado sólido ten unha capacidade máis elevada. Como para cada fotóns tiro como "acumulando", a continuación, un pulso é capaz de proporcionar máis enerxía que a oscilación continua para o mesmo período de tempo. Canto menor o pulso dura, o máis poderoso cada "shot". Polo momento, é tecnoloxicamente posible construír un láser de femtosegundo. Un dos seus pulso dura uns 10 ^-15 segundos. Esta dependencia está relacionada co feito da poboación dos procesos inversos, como descrito anteriormente dura moito, moi pequeno. Canto máis tempo a necesidade de esperar antes de láser "shoot", máis electróns teñen tempo para que o nivel invertido. Por conseguinte, a concentración e fotón reducida enerxía do feixe de saída.

gravación con láser

Os patróns na superficie de artigos de metal e vidro decorado coa vida diaria dunha persoa. Poden ser aplicados mecánicamente, quimicamente ou por láser. O último método é o máis moderno. As súas vantaxes sobre outros métodos como segue. Desde un impacto directo sobre a superficie de traballo non está presente, é case imposible para prexudicar a cousa no proceso de aplicación dun defecto ou inscrición. O queimaduras feixe de láser moi plana suco: Superficie gravado cos restos suave e, polo tanto, a cousa non está mal e vai durar máis tempo. No caso do feixe de láser de metal cambia a propia estrutura da materia, e as palabras non desaparecerá por moitos anos. Se a cousa usado con coidado, non mergullo-o en ácido ou deformar, logo varias xeracións de patrón sobre el conserve con precisión. gravación con láser é mellor escoller un Solid-state conmutación por dúas razóns: os procesos en sólidos son máis fáciles de xestionar, e é ideal para a relación entre a produción e os prezos.

instalación

Gravado, hai instalación especial. Ademais directa do láser, que consisten dun guía mecánica, no que se move con láser e equipos de monitorización (ordenador). máquina con láser é usado en moitos sectores da actividade humana. Por riba de nós falamos decorar artigos diarios. Rexistrado cubertos, chisqueiros, lentes, reloxos por un longo tempo permanecerá na familia e será recordado de momentos felices.

Con todo, non só bens domésticos, pero tamén industriais necesitan de gravación con láser. plantas grandes, como o automóbil, deu a coñecer detalles de grandes números: centos de miles ou millóns. Cada elemento debe ser marcada - cando e quen o creou. Mellor forma que gravación con láser, atopar tempo non, liberación, a vida útil será longo, mesmo para as partes móbiles, o que aumentou o risco de abrasión. máquina con láser, neste caso, debe ser caracterizada pola alta capacidade e seguridade. A pesar de todo, a gravación polo menos unha fracción dunha porcentaxe de modificación das propiedades das pezas de metal, que pode reaccionar de forma diferente a estímulos externos. Por exemplo, un salto no punto de aplicación da inscrición. Con todo, axeitado para uso doméstico simple e de instalación máis barato.