Αρχές και τύποι λέιζερ

Αρχές και τύποιλέιζερ
Τι είναι το λέιζερ;
ΛΕΙΖΕΡ (Ενίσχυση Φωτός μέσω Διεγερμένης Εκπομπής Ακτινοβολίας) ; Για να πάρετε μια καλύτερη ιδέα, ρίξτε μια ματιά στην παρακάτω εικόνα:

Ένα άτομο σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο μεταβαίνει αυθόρμητα σε χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο και εκπέμπει ένα φωτόνιο, μια διαδικασία που ονομάζεται αυθόρμητη ακτινοβολία.
Το δημοφιλές μπορεί να γίνει κατανοητό ως εξής: μια μπάλα στο έδαφος είναι η καταλληλότερη θέση της, όταν η μπάλα ωθείται στον αέρα από εξωτερική δύναμη (που ονομάζεται άντληση), τη στιγμή που η εξωτερική δύναμη εξαφανίζεται, η μπάλα πέφτει από μεγάλο υψόμετρο και απελευθερώνει μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας. Εάν η μπάλα είναι ένα συγκεκριμένο άτομο, τότε αυτό το άτομο εκπέμπει ένα φωτόνιο συγκεκριμένου μήκους κύματος κατά τη μετάβαση.

Ταξινόμηση των λέιζερ
Οι άνθρωποι έχουν κατακτήσει την αρχή της παραγωγής λέιζερ, άρχισαν να αναπτύσσουν διαφορετικές μορφές λέιζερ, αν ανάλογα με το υλικό εργασίας λέιζερ για να ταξινομηθούν, μπορούν να χωριστούν σε λέιζερ αερίου, στερεού λέιζερ, λέιζερ ημιαγωγών, κ.λπ..
1, ταξινόμηση λέιζερ αερίου: άτομο, μόριο, ιόν.
Η ουσία εργασίας του λέιζερ αερίου είναι αέριο ή μεταλλικός ατμός, ο οποίος χαρακτηρίζεται από ένα ευρύ φάσμα μήκους κύματος εξόδου λέιζερ. Το πιο συνηθισμένο είναι ένα λέιζερ CO2, στο οποίο το CO2 χρησιμοποιείται ως ουσία εργασίας για την παραγωγή ενός υπέρυθρου λέιζερ 10,6 μm μέσω διέγερσης ηλεκτρικής εκκένωσης.
Επειδή η ουσία εργασίας του λέιζερ αερίου είναι αέριο, η συνολική δομή του λέιζερ είναι πολύ μεγάλη και το μήκος κύματος εξόδου του λέιζερ αερίου είναι πολύ μεγάλο, η απόδοση επεξεργασίας υλικών δεν είναι καλή. Ως εκ τούτου, τα λέιζερ αερίου σύντομα αποσύρθηκαν από την αγορά και χρησιμοποιήθηκαν μόνο σε ορισμένους συγκεκριμένους τομείς, όπως η σήμανση με λέιζερ ορισμένων πλαστικών εξαρτημάτων.
2, στερεό λέιζερταξινόμηση: ρουμπίνι, Nd:YAG, κ.λπ.
Το υλικό εργασίας του λέιζερ στερεάς κατάστασης είναι ρουμπίνι, νεοδυμιούχο γυαλί, γράνα αλουμινίου υττρίου (YAG) κ.λπ., που είναι μια μικρή ποσότητα ιόντων ομοιόμορφα ενσωματωμένων στον κρύσταλλο ή το γυαλί του υλικού ως μήτρα, που ονομάζονται ενεργά ιόντα.
Το λέιζερ στερεάς κατάστασης αποτελείται από μια λειτουργική ουσία, ένα σύστημα άντλησης, έναν συντονιστή και ένα σύστημα ψύξης και φιλτραρίσματος. Το μαύρο τετράγωνο στη μέση της παρακάτω εικόνας είναι ένας κρύσταλλος λέιζερ, ο οποίος μοιάζει με ανοιχτόχρωμο διαφανές γυαλί και αποτελείται από έναν διαφανή κρύσταλλο με πρόσμιξη σπάνιων γαιών. Είναι η ειδική δομή του ατόμου του σπάνιου μετάλλου που σχηματίζει μια αναστροφή πληθυσμού σωματιδίων όταν φωτίζεται από μια πηγή φωτός (απλώς καταλάβετε ότι πολλές μπάλες στο έδαφος ωθούνται στον αέρα) και στη συνέχεια εκπέμπει φωτόνια όταν τα σωματίδια μεταβαίνουν, και όταν ο αριθμός των φωτονίων είναι αρκετός, σχηματίζεται λέιζερ. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι το εκπεμπόμενο λέιζερ εξάγεται προς μία κατεύθυνση, υπάρχουν πλήρεις καθρέφτες (ο αριστερός φακός) και ημιανακλαστικοί καθρέφτες εξόδου (ο δεξιός φακός). Όταν το λέιζερ εξέρχεται και στη συνέχεια μέσω ενός συγκεκριμένου οπτικού σχεδιασμού, σχηματίζεται ενέργεια λέιζερ.

3, λέιζερ ημιαγωγών
Όσον αφορά τα λέιζερ ημιαγωγών, μπορούν να κατανοηθούν απλά ως φωτοδίοδος, υπάρχει μια επαφή PN στη δίοδο και όταν προστίθεται ένα συγκεκριμένο ρεύμα, σχηματίζεται η ηλεκτρονική μετάβαση στον ημιαγωγό για την απελευθέρωση φωτονίων, με αποτέλεσμα το λέιζερ. Όταν η ενέργεια λέιζερ που απελευθερώνεται από τον ημιαγωγό είναι μικρή, η συσκευή ημιαγωγού χαμηλής ισχύος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή άντλησης (πηγή διέγερσης) του...λέιζερ οπτικών ινών, έτσι σχηματίζεται το λέιζερ οπτικών ινών. Εάν η ισχύς του λέιζερ ημιαγωγών αυξηθεί περαιτέρω σε σημείο που να μπορεί να εξάγεται απευθείας σε υλικά επεξεργασίας, τότε γίνεται λέιζερ άμεσου ημιαγωγού. Προς το παρόν, τα λέιζερ άμεσου ημιαγωγού στην αγορά έχουν φτάσει το επίπεδο των 10.000 watt.

Εκτός από τα προαναφερθέντα διάφορα λέιζερ, οι άνθρωποι έχουν επίσης εφεύρει υγρά λέιζερ, γνωστά και ως λέιζερ καυσίμου. Τα υγρά λέιζερ είναι πιο σύνθετα σε όγκο και λειτουργούσα ουσία από τα στερεά και σπάνια χρησιμοποιούνται.