Mabda'a Soo saarista Laser-ka

Maxaan ugu baahanahay inaan ogaano mabda'a laysarka?

Ogaanshaha farqiga u dhexeeya laysarka semiconductor-ka caadiga ah, fiilooyinka, saxannada, iyoLaser-ka YAGwaxay sidoo kale kaa caawin kartaa inaad hesho faham wanaagsan iyo inaad ka qaybgasho doodo badan inta lagu jiro habka xulashada.

Maqaalku wuxuu inta badan diiradda saarayaa sayniska caanka ah: hordhac kooban oo ku saabsan mabda'a soo saarista laysarka, qaab-dhismeedka ugu weyn ee laysarka, iyo dhowr nooc oo laysar caadi ah.

Marka hore, mabda'a soo saarista laysarka

Laydhka waxaa laga sameeyaa isdhexgalka u dhexeeya iftiinka iyo walxaha, oo loo yaqaan kor u qaadista shucaaca; Fahmidda kor u qaadista shucaaca ee la kiciyay waxay u baahan tahay fahamka fikradaha Einstein ee ku saabsan sii deynta iskeed ah, nuugista la kiciyay, iyo shucaaca la kiciyay, iyo sidoo kale qaar ka mid ah aasaaska aragtiyeed ee lagama maarmaanka ah.

Aasaaska Aragtida 1aad: Qaabka Bohr

Qaabka Bohr wuxuu inta badan bixiyaa qaab-dhismeedka gudaha ee atamka, taasoo sahlaysa in la fahmo sida laysarka u dhacaan. Atamku wuxuu ka kooban yahay xudunta iyo elektaroonada ka baxsan xudunta, wareegyada elektaroonadana ma aha kuwo aan loo baahnayn. Elektaroonku waxay leeyihiin oo keliya wareegyo gaar ah, kuwaas oo ka mid ah wareegga gudaha ugu hooseeya loogu yeero xaaladda dhulka; Haddii elektaroonku ku jiro xaaladda dhulka, tamartiisu waa tan ugu hooseysa. Haddii elektaroonku ka boodo wareeg, waxaa loo yaqaan xaaladda ugu horreysa ee kacsan, tamarta xaaladda ugu horreysa ee kacsanna waxay ka sarreyn doontaa tan xaaladda dhulka; wareeg kale waxaa loo yaqaan xaaladda labaad ee kacsan;

Sababta ay laysarka u dhici karto waa sababtoo ah elektaroonada waxay ku dhaqaaqi doonaan wareegyo kala duwan qaabkan. Haddii elektaroonada ay nuugaan tamarta, waxay ka socon karaan xaaladda dhulka ilaa xaaladda kacsan; Haddii elektaroonku uu ka soo laabto xaaladda kacsan una soo laabto xaaladda dhulka, wuxuu sii deyn doonaa tamar, taas oo inta badan lagu sii daayo qaab laysar ah.

Aasaaska Aragtida 2aad: Aragtida Shucaaca ee Einstein

Sannadkii 1917, Einstein wuxuu soo jeediyay aragtida shucaaca kiciya, kaas oo ah saldhigga aragtiyeed ee wax soo saarka laysarka iyo laysarka: nuugista ama sii deynta walaxda asal ahaan waa natiijada isdhexgalka ka dhexeeya goobta shucaaca iyo walxaha sameeya walaxda, nuxurka asaasiga ahna waa kala-guurka walaxda u dhaxaysa heerarka tamarta kala duwan. Waxaa jira saddex geeddi-socod oo kala duwan oo ku jira isdhexgalka iftiinka iyo walaxda: sii deynta iskeed ah, sii deynta kicinta, iyo nuugista kicinta. Nidaam ka kooban tiro badan oo walaxyo ah, saddexdan geeddi-socod had iyo jeer way wada jiraan oo si dhow ayay isugu xiran yihiin.

Soo-saarid iskeed ah:

Sida ku cad sawirka: elektarooni ku jira heerka tamarta sare ee E2 ayaa si iskiis ah ugu wareegaya heerka tamarta hoose ee E1 wuxuuna soo saarayaa footoon leh tamar hv ah, iyo hv=E2-E1; Habkan kala-guurka ee iskiis ah oo aan xidhiidh la lahayn waxaa loo yaqaan kala-guurka iskiis ah, hirarka iftiinka ee ay soo saaraan kala-guurka iskiis ah waxaa loo yaqaan shucaaca iskiis ah.

Astaamaha sii deynta iskeed u dhacda: Foton kasta waa madax-bannaan yahay, oo leh jihooyin iyo marxalado kala duwan, waqtiga soo dhacana sidoo kale waa mid aan kala sooc lahayn. Waxay ka tirsan tahay iftiin aan isku xirnayn oo fowdo ah, kaas oo aan ahayn iftiinka uu u baahan yahay laysarka. Sidaa darteed, habka soo saarista laysarka wuxuu u baahan yahay inuu yareeyo noocan iftiinka leexashada ah. Tani sidoo kale waa mid ka mid ah sababaha hirarka laysarka kala duwan ay u leeyihiin iftiin leexasho ah. Haddii si fiican loo xakameeyo, saamiga sii deynta iskeed u dhacda ee laysarka waa la iska indho tiri karaa. Inta ugu saafisan laysarka, sida 1060 nm, dhammaantood waa 1060 nm, Noocan laysarka ah wuxuu leeyahay heer nuugis iyo awood deggan.

Nuugista la kiciyey:

Elektaroonada heerarka tamarta hooseeya (orbitals hooseeya), ka dib marka ay nuugaan photons-ka, waxay u gudbaan heerarka tamarta sare (orbitals sare), habkanna waxaa loo yaqaan nuugista kicinta. Nuugista kicinta ayaa muhiim ah waana mid ka mid ah hababka bamgareynta muhiimka ah. Isha bamka ee leysarka ayaa bixisa tamarta photon si ay u keento walxaha ku jira habka faa'iidada inay u gudbaan oo ay sugaan shucaaca kiciya heerarka tamarta sare, taasoo soo saarta leysarka.

Shucaaca kiciya:

Marka uu iftiimiyo iftiinka tamarta dibadda (hv=E2-E1), elektaroonada heerka tamarta sare waxaa kiciya photon-ka dibadda waxayna u booddaa heerka tamarta hoose (godadka sare waxay u socdaan wareegga hoose). Isla mar ahaantaana, waxay soo saartaa photon oo la mid ah photon-ka dibadda. Habkani ma nuugayo iftiinka kicinta asalka ah, sidaa darteed waxaa jiri doona laba photon oo isku mid ah, kuwaas oo la fahmi karo marka elektaroonku uu soo saaro photon-ka hore loo nuugo. Habkan iftiiminta waxaa loo yaqaan shucaaca kiciya, kaas oo ah habka dib u celinta nuugista kicinta.

Ka dib marka aragtidu cadaato, aad bay u fududahay in la dhiso laysar, sida ku cad sawirka kore: xaaladaha caadiga ah ee xasilloonida maaddada, inta badan elektaroonada waxay ku jiraan xaaladda dhulka, elektaroonadana waxay ku jiraan xaaladda dhulka, leysarkana waxay ku xiran tahay shucaaca kiciya. Sidaa darteed, qaab-dhismeedka leysarka waa inuu u oggolaado nuugista kicinta inay marka hore dhacdo, taasoo keenaysa elektaroonada heerka tamarta sare, ka dibna bixinaysa kicinta si ay u keento tiro badan oo elektaroono heer tamar sare ah inay maraan shucaac kiciya, iyagoo sii deynaya fotonno, Laga bilaabo tan, leysarka ayaa la soo saari karaa. Marka xigta, waxaan soo bandhigi doonnaa qaab-dhismeedka leysarka.

Qaab-dhismeedka laysarka:

Qaab-dhismeedka laysarka ku waafaji xaaladaha soo saarista laysarka ee hore loo soo sheegay mid mid:

Xaaladda dhacdada iyo qaab-dhismeedka u dhigma:

1. Waxaa jira dhexdhexaad faa'iido leh oo bixiya saameyn kordhin sida dhexdhexaadka shaqada ee laysarka, walxaha firfircoonna waxay leeyihiin qaab-dhismeed heer tamar ah oo ku habboon abuurista shucaaca kiciya (inta badan awood u leh inay elektaroonada ku shubaan orbital-yada tamarta sare leh waxayna jiraan muddo cayiman, ka dibna ay sii daayaan photons hal neefsasho iyada oo loo marayo shucaaca kiciya);

2. Waxaa jira ilo kicin dibadeed (isha bamka) oo soo saari kara elektaroono heer hoose ilaa heer sare, taasoo keenta in tirada walxaha ay rogmato inta u dhaxaysa heerarka sare iyo kuwa hoose ee leysarka (tusaale ahaan, marka ay jiraan walxo tamar sare leh oo ka badan walxaha tamar yar), sida laambadda xenon ee leysarka YAG;

3. Waxaa jira god resonant ah oo gaari kara gariirka laysarka, kordhin kara dhererka shaqada ee walxaha shaqada laysarka, shaabadeeya qaabka hirarka iftiinka, xakameeya jihada faafinta ee iftiinka, si xushmad leh u xoojiya soo noqnoqoshada shucaaca la kiciyay si loo hagaajiyo monochromaticity (hubinta in laysarka lagu soo saaro tamar gaar ah).

Qaab-dhismeedka u dhigma waxaa lagu muujiyay sawirka kore, kaas oo ah qaab-dhismeed fudud oo ah laysarka YAG. Qaab-dhismeedyada kale ayaa laga yaabaa inay ka sii adag yihiin, laakiin xudunta ayaa ah tan. Habka soo saarista laysarka waxaa lagu muujiyay sawirka:

Kala soocidda laysarka: guud ahaan waxaa lagu kala saaraa gain medium ama qaabka tamarta laysarka

Ka faa'iidayso kala soocidda dhexdhexaadka ah:

Laser-ka kaarboon laba ogsaydh: Habka ugu wanaagsan ee laser-ka kaarboon laba ogsaydh waa helium iyolaysarka CO2,iyadoo leh hirarka laysarka oo ah 10.6um, kaas oo ah mid ka mid ah alaabada laysarka ugu horreeya ee la bilaabay. Alxanka laysarka hore wuxuu inta badan ku salaysnaa laysarka kaarboon laba ogsaydh, kaas oo hadda inta badan loo isticmaalo alxanka iyo jarista walxaha aan birta ahayn (dharka, balaastikada, alwaaxa, iwm.). Intaa waxaa dheer, waxaa sidoo kale loo isticmaalaa mashiinnada lithography. Laser-ka kaarboon laba ogsaydh laguma gudbin karo fiilooyinka indhaha wuxuuna ku safraa waddooyinka indhaha ee booska, Tongkuai-kii ugu horreeyay si fiican ayaa loo sameeyay, qalab badan oo jaritaan ahna waa la isticmaalay;

Laser-ka YAG (yttrium aluminium garnet): Kiristarrada YAG ee lagu dahaadhay neodymium (Nd) ama yttrium (Yb) biraha ayaa loo isticmaalaa sidii dhexdhexaadka helitaanka laysarka, iyadoo hirarka sii deynta uu yahay 1.06um. Laser-ka YAG wuxuu soo saari karaa garaacyo sare, laakiin awoodda celceliska ayaa hooseysa, awoodda ugu sarreysana waxay gaari kartaa 15 jeer celceliska awoodda. Haddii ay inta badan tahay laser garaaca wadnaha, wax soo saar joogto ah lama gaari karo; Laakiin waxaa lagu gudbin karaa fiilooyinka indhaha, isla markaana, heerka nuugista ee agabka birta ayaa kordha, waxayna bilaabaysaa in lagu dabaqo agabka soo-celinta sare, oo marka hore lagu dabaqo goobta 3C;

Laser-ka Fiber-ka: Qalabka ugu muhiimsan ee hadda suuqa yaalla wuxuu isticmaalaa fiber-ka ytterbium doped sida dhexdhexaadka faa'iidada, oo leh hirar dhererkoodu yahay 1060nm. Waxaa loo sii qaybiyaa laser-ka fiber-ka iyo disk-ga iyadoo lagu saleynayo qaabka dhexdhexaadka; Fiber-ka optic-gu wuxuu matalaa IPG, halka saxanku uu matalo Tongkuai.

Laser-ka Semiconductor-ka: Qalabka gain waa isku xirka semiconductor-ka PN, hirarka leysarka semiconductor-kana wuxuu inta badan yahay 976nm. Waqtigan xaadirka ah, leysarka semiconductor-ka ee u dhow infrared-ka waxaa inta badan loo isticmaalaa dahaarka, iyadoo dhibco iftiin leh ay ka sarreeyaan 600um. Laserline waa shirkad matasha leysarka semiconductor-ka.

Waxaa loo kala saaraa qaabka ficilka tamarta: Laser garaaca wadnaha (PULSE), laser joogto ah oo quasi ah (QCW), laser joogto ah (CW)

Laser-ka garaaca wadnaha: nanosecond, picosecond, femtosecond, laser-kan garaaca wadnaha ee soo noqnoqda sare (ns, width pulse) badanaa wuxuu gaari karaa tamar sare, farsamayn soo noqnoqosha sare (MHZ), oo loo isticmaalo farsamaynta naxaasta khafiifka ah iyo alumiiniyamka kala duwan, iyo sidoo kale nadiifinta inta badan. Iyada oo la adeegsanayo tamar sare, waxay si dhakhso ah u dhalaalin kartaa walxaha salka ah, iyadoo leh waqti yar oo ficil ah iyo aag yar oo kulaylka saameeya. Waxay leedahay faa'iidooyin ku saabsan farsamaynta walxaha aadka u khafiifsan (ka hooseeya 0.5mm);

Laser-ka Quasi Continuous (QCW): Iyadoo ay ugu wacan tahay heerka ku celcelinta sare iyo wareegga shaqada oo hooseeya (ka hooseeya 50%), ballaca garaacalaysarka QCWWuxuu gaaraa 50 us-50 ms, isagoo buuxinaya farqiga u dhexeeya leysarka fiber-ka ee joogtada ah ee heerka kilowatt iyo leysarka garaaca Q-switched; Awoodda ugu sarreysa ee leysarka fiber-ka ee joogtada ah ee quasi wuxuu gaari karaa 10 jeer awoodda celceliska ah marka la shaqeynayo habka joogtada ah. Leysarka QCW guud ahaan waxay leeyihiin laba qaab, mid waa alxanka joogtada ah ee awoodda hoose, kan kalena waa alxanka laser-ka ee garaaca leh oo leh awood ugu sarreysa oo ah 10 jeer awoodda celceliska, kaas oo gaari kara agab ka dhumuc weyn iyo alxanka kulaylka oo badan, iyadoo sidoo kale la xakameynayo kulaylka meel aad u yar;

Laser-ka Joogtada ah (CW): Kani waa kan ugu badan ee la isticmaalo, inta badan laser-yada suuqa lagu arko waa laser-yada CW kuwaas oo si joogto ah u soo saara laser-ka si loogu farsameeyo alxanka. Laser-yada Fiber-ka waxaa loo qaybiyaa laser-yo hal-qaab ah iyo kuwo badan iyadoo loo eegayo dhexroorka asaasiga ah iyo tayada alwaaxa, waxaana loo habeyn karaa xaalado kala duwan oo codsi ah.