Hur många lasergeneratorer finns det? (Del 1)

Enligt analysen av principen omlasergenerering, det är känt att lasern är under verkan av "excitationskällan", antalet högnivåelektroner i atomen ökar, och övergången till den låga nivån efter att ha stannat under en mycket kort tid, och lasern sänds ut på samma gång. Det är inte svårt att veta att det måste finnas många, många materiaatomer som kan avge laserljus under inverkan av "excitationskällan".

Grovt sett, för att skapa en lasergenerator, finns det fyra element:

① Välj arbetsmedium för att generera lasern. Det kan vara en gas, vätska, fast eller halvledare, så länge som partikelpopulationsinversionen kan uppnås i mediet kan lasern erhållas.

② Det är viktigt att välja "motivatorn". "Excitationskällan" gör att lågnivåelektronerna i mediet effektivt övergår till den höga nivån, vilket uppnår den så kallade elektronnummeromkastningen. Metoden för gasurladdning kan användas för att använda elektroner med kinetisk energi för att excitera dielektriska atomer, vilket kallas elektrisk excitation; En pulsljuskälla kan också användas för att bestråla arbetsmediet, kallat ljusexcitation; Det finns termiska incitament, och kemiska incitament och så vidare. Olika excitationssätt visualiseras som pumpning eller pumpning. Syftet med "pumpning" är att göra antalet partiklar i den höga energinivån mer än den låga energinivån.

③ Det är också viktigt att konstruera en resonator. Eftersom laserintensiteten som genereras av "pumpen" är mycket svag och inte kan appliceras praktiskt, måste den svaga lasern få resonans med lasern, så att den utgående lasern förbättras för att uppnå graden av praktisk tillämpning.

④ Högenergilasrar kräver kylsystem. På grund av det starka ljuset inuti resonatorn måste resonatorn kylas.

Enligt laserns arbetsmedium finns det solida lasrar, gaslasrar, halvledarlasrar, kemiska lasrar, och nu finns det en "transparent keramisk laser".

Enligt laserns utgångsläge finns det kontinuerliga laser- och pulslasrar.

Laserns prestandaindikatorer är huvudsakligen koncentrerade till följande aspekter: För det första, laserstrålens frekvensområde, eftersom lasern kan göra "excitationskälla", men också kan göra spektrumanalysljuskälla, så det är nödvändigt att känna till spektrum av lasern; Den andra är kraften hos laserstrålen, speciellt den maximala effekten eftersom effektstorleken avgränsar laserns tillämpningsområde; Den tredje är bestrålningsområdet för laserstrålens energikoncentration, eftersom bestrålningsområdet är olika i olika tillämpningar.

Ⅰ. Solid state-lasrar

Lasrar kan tillverkas av många fasta material. I synnerhet med syntetiska metoder, i tillverkningsprocessen av keramik, kan du skapa kristaller som innehåller olika komponenter, kallade "transparent keramiskt lasermedium", Nu är lasern gjord med konstgjorda kristaller mycket bekväm och praktisk. Här är tre vanliga halvledarlasrar.

1. Rubinlaser

Den första lasern var rubinlasern. I juli 1960 gjorde Maiman framgångsrikt världens första rubinlaser, han lyste en blixt in i rubinkristallen och skapade en sammanhängande pulserande laserstråle, som chockade världen och utlöste en boom i utvecklingen av lasrar.

Analysen visar att rubin är en kristall och dess matris är Al2O3(aluminiumoxid), som innehåller 0.03-0.4 procent (viktförhållande) av Cr2O3 (kromtrioxid), så att du kan trycka på dessa material pulverformning, vakuumsintring, du kan producera konstgjord rubinkristall, med konstgjord rubinstav produktion laserprestanda överlägsen, allmänt använd, Denna typ av lasermedium har också studerats fullt ut; I synnerhet antar "pumpkällan" stark pulsad xenonlampa; Resonatorn är fortfarande det gamla sättet, i båda ändarna av lasern, vända mot varandra med två speglar med hög reflektivitet, en kommer nästan helt att reflektera lasern till arbetsmediet för att delta i resonansen, den andra kommer att reflektera det mesta av ljuset tillbaka till resonans, och låt en liten mängd laser sändas ut genom spegeln, emitteras är en stark laser, används för praktisk laser.

Nu kan den utgående energin från rubinlasern göras på olika nivåer, upp till tusentals joule.

2. Neodym-dopad yttriumaluminium granatkristalllaser

Neodymdopad yttriumaluminiumgranatkristall består av yttrium (Y2O3) och aluminium (Al2O3) enligt förhållandet 3:5 inkorporering (Nd2O3), pressgjutning, sintring av kristaller i vakuum vid 1700 grader, används ofta i nära och fjärrinfraröd halvledarlasrar, överlägsen prestanda. En kontinuerlig kryptonlampa eller volframjodidlampa används som pumpljuskälla, som just matchas med absorptionsbandet för den 3-valenta Nd-jonen. Neodymdopade granatlasrar av yttriumaluminium kan vara tiotals till hundratals watt och kan också göra hög effekt.

3. Nd glaslaser

Neodymium är inkorporerat i högrent silikatglas som substrat, och detta neodymglas används för att göra lasrar, Fosfat används också som substrat för att införliva neodym.

Neodymiumglaslasrar fungerar på samma sätt som ovanstående kristalllasrar.

Neodymiumglaslasrar med låg effekt används effektivt för optisk fiberkommunikation, och de två mest kritiska teknologierna för utvecklingen av optisk fiberkommunikation är moduleringen av optiska signaler med halvledarlasrar och användningen av neodymglaslasrar som Repeaters (se populärvetenskap artikelserie, nr 61). Signalljuset förstärks av Repeatern och de optiska signalerna kan överföras över långa avstånd.

Högeffekts neodymglaslasrar är också lätta att göra. Eftersom den optiska enhetligheten hos neodymglas är bra är det lätt att förbereda till ett material med stor volym, som är lättare att bearbeta än kristaller, och produktionskostnaden för neodymglas är mycket låg. Ju större volymen av neodymglasstaven är, desto högre blir laserenergin; Därför är neodymglaslasrar de föredragna solid-state lasrarna i praktiken, som kan vara lågeffekt eller hög effekt.

Högeffekts neodymglaslasrar har använts i kärnfusionsexperiment. 1974 utvecklade Shanghai Optical Machinery Institute framgångsrikt sex högeffekts neodymglaslasersystem på nanosekundnivån 100,000 megawatt, som framgångsrikt realiserade användningen av en laser för att generera högtemperatur- och högdensitetsplasma, ger ett stort bidrag till kärnfusionsanordningen "tändning".

Kontaktinformation:

Om du har några idéer får du gärna prata med oss. Oavsett var våra kunder är och vilka våra krav är, kommer vi att följa vårt mål att ge våra kunder hög kvalitet, låga priser och den bästa servicen.