Làser sòlid: principis de funcionament, l'aplicació

Aquest article mostra el que són les fonts de radiació monocromàtica i quins són els avantatges d'un làser d'estat sòlid sobre altres tipus. Aquí se'ns diu com hi ha una generació de radiació coherent, per què dispositiu de pols més potent, gravat el que es necessita. També es considera tres elements làser necessària i com funciona.

teoria de bandes

Abans de parlar de com operar el làser (d'estat sòlid, per exemple), s'ha de considerar alguns del model físic. A partir de les lliçons escolars es recorda que els electrons al voltant del nucli estan disposats en òrbites específiques o nivells d'energia. Si a la nostra disposició no un àtom, i molt, és a dir, considerem que qualsevol cos tridimensional, hi ha un problema.

D'acord amb el principi de Pauli, en aquest cos amb una i la mateixa energia pot ser un sol electró. Així, fins i tot el més petit gra conté un gran nombre d'àtoms. La naturalesa ha trobat en aquest cas la sortida molt elegant - l'energia de cada electró energia diferent d'una adjacent a una quantitat molt petita, gairebé indiscernible. En aquest cas, tots els electrons d'un nivell de "pressionats" en una sola banda d'energia. Una àrea en la qual es troba més distant dels electrons interns, anomenat de valència. Seguiu la seva àrea té una energia més alta. Es electrons es mouen lliurement, i es diu la banda de conducció.

Emissió i absorció

Qualsevol làser (d'estat sòlid, gas, químic) funciona en els principis de la transició d'electrons d'una zona a una altra. Si el seu cos està exposat a la llum, el fotó a un electró dóna el poder suficient per a ell estava en un estat d'energia més alt. Al revés, quan un electró és transferit des de la banda de conducció a la valència, emet un fotó. Si el material és un semiconductor o un aïllant, la valència i la banda de conducció estan separats per un interval en el qual hi ha un nivell. En conseqüència, els electrons no poden ser-hi. Aquest interval es diu la banda prohibida. Si el fotó té la suficient energia, els electrons salten superar aquest interval.

generació

El principi de funcionament del làser d'estat sòlid es basa en el fet que la substància a la zona prohibida es crea un denominada capa invertida. Electrons vida a aquest nivell és més alt que durant la seva estada a la banda de conducció. Així, en un cert període de temps en ell "acumular" electrons. Això es coneix com a inversió de població. Quan aquest nivell per electrons de punts, el fotó passa la longitud d'ona desitjada, fa que la generació simultània d'un gran nombre d'idèntica longitud i la fase de les ones de llum. És a dir, els electrons són allau tots alhora a l'estat fonamental, la generació d'un feix de fotons monocromàtics prou alta potència. Cal tenir en compte que el principal problema del primer desenvolupament del làser era trobar una combinació d'aquestes substàncies per a les quals seria possible inversió de la població d'un dels nivells. El primer treball robí aliatge d'acer mig.

La composició del làser

làser d'estat sòlid dels components principals és diferent de les altres espècies. El fluid de treball, en què la inversió de població d'un dels nivells, il·luminada per una font de llum. Es diu bombament. sovint pot ser un llum incandescent normal o un tub de descàrrega de gas. Dues extrem que s'estén en paral·lel del fluid de treball (vidre làser d'estat sòlid assumeix, gas - una atmosfera de buit) formen un sistema de miralls, o un ressonador òptic. S'acumula en el feix només aquells fotons que són paral·leles a la sortida. làsers d'estat sòlid bombats típicament es produeix a través de làmpades de flash.

Tipus de làsers d'estat sòlid

Depenent de la manera de la sortida del feix de làser distingir làsers continus i premuts. Cada un d'ells s'utilitza i té les seves pròpies característiques. La principal diferència - pulsades làsers d'estat sòlid tenen una major capacitat. Ja que per a cada fotons tir com "apilament", a continuació, un impuls és capaç d'oferir una major energia que l'oscil·lació contínua per al mateix període de temps. Com més baix sigui el pols dura, la més potent cada "shot". De moment, és tecnològicament possible construir un làser de femtosegon. Un seu pols dura uns 10 ^-15 segons. Tal dependència es relaciona amb el fet que la població dels processos inversa com es va descriure anteriorment té una durada molt, molt petita. Com més llarga sigui la necessitat d'esperar abans de làser "disparar", els electrons tenen més temps per sortir del nivell invertida. Per tant, la concentració i el fotó d'energia reduït del feix de sortida.

gravat per làser

Els patrons en la superfície d'articles de metall i vidre decorat amb la vida diària d'una persona. Es poden aplicar mecànicament, químicament o per làser. L'últim mètode és el més modern. Els seus avantatges sobre altres mètodes de la següent manera. Des d'un impacte directe sobre la superfície de treball no està present, és gairebé impossible fer mal la cosa en el procés d'aplicació d'un patró o inscripció. El cremades raig làser molt poc profunda ranura: superfície gravada amb les restes suau i, per tant, la cosa no està danyat i durarà més temps. En el cas del feix de làser de metall canvia l'estructura mateixa de la matèria, i les paraules no s'esvaeixen durant molts anys. Si ho fa servir amb compte, no ho submergeixi en àcid o deformar-se, a continuació, diverses generacions de patró en ell conserven amb precisió. gravat amb làser és millor triar una d'estat sòlid de commutació per dues raons: els processos en els sòlids són més fàcils de gestionar, i és òptima per a la proporció de producció i els preus.

instal·lació

Gravat, hi ha una instal·lació especial. A més de làser directe, consisteixen en una guia mecànica, en la qual làser es mou, i l'equip de monitoratge (ordinador). màquina làser s'utilitza en molts sectors de l'activitat humana. Per sobre parlem de la decoració d'articles d'ús diari. Registrada coberts, encenedors, ulleres, rellotges durant molt de temps romandran en la família i es recordarà als moments feliços.

No obstant això, no només els productes nacionals, sinó també industrials requereixen el gravat làser. Les plantes grans, com ara automoció, va donar a conèixer detalls d'un gran nombre: centenars de milers o milions. Cada element ha d'estar marcat - quan i qui el va crear. Millor manera que el gravat per làser, per trobar, no en temps d'alliberament, la vida de servei passarà molt de temps fins i tot per les parts mòbils, el que va augmentar el risc d'abrasió. màquina làser, en aquest cas s'ha de caracteritzar per una alta capacitat i la seguretat. Després de tot, si el gravat almenys una fracció d'un percentatge de canvi de les propietats de les peces de metall, es pot reaccionar de manera diferent als estímuls externs. Per exemple, un trencament en el punt d'aplicació de la inscripció. No obstant això, adequat per a l'ús domèstic més simple i més barat d'instal·lació.