ملحق ووظائف الليزر

ملحق أساسي لليزر

ليزرهي واحدة من الملحقات الأساسية الأساسية في أنظمة معالجة الليزر الحديثة. على الرغم من وجود العديد من أنواع الليزر ، فإنها تولد جميعهاضوء ليزرمن خلال الإثارة والإشعاع المحفز ، وبالتالي فإن المرفق الأساسي لليزر ثابت ، أي أن المادة العاملة ، ومصدر الإثارة ، والمرنان البصري تتكون من ثلاثة أجزاء. يوفر مصدر المضخة مصدر الضوء لليزر ، ويمتص وسط الكسب (المعروف أيضًا باسم مادة العمل) الطاقة التي يوفرها مصدر المضخة وتضخيم الضوء. جهاز الرنان هو الحلقة بين مصدر ضوء المضخة ووسيط الكسب. يتأرجح المرنان ويخترع الوضع لإخراج الليزر.

وظيفة مرفق بالليزر

مصدر الدافع. من أجل جعل انعكاس رقم الجسيمات يظهر في المادة العاملة ، يجب استخدام طريقة معينة لإثارة نظام الجسيمات لزيادة عدد الجزيئات عند مستويات الطاقة العالية. يمكن استخدام طريقة تصريف الغاز لإثارة المادة العاملة باستخدام الإلكترونات مع الطاقة الحركية ، وهو ما يسمى الإثارة الكهربائية ؛ يمكن أيضًا استخدام مصدر الضوء النبضي لتشعيع المادة العاملة لتوليد الإثارة ، والتي تسمى الإثارة البصرية ؛ هناك الإثارة الحرارية ، الإثارة الكيميائية ، الخ حوافز مختلفة تسمى مجازيا الضخ أو الضخ. من أجل الحصول باستمرار على إخراج الليزر ، من الضروري "ضخ" باستمرار للحفاظ على عدد الجزيئات في الحالة المثارة. كمصدر للطاقة ، يتم استخدام مصدر المضخة لتوليد الفوتونات لإثارة وسط الكسب. الفوتونات المنبعثة من مصدر المضخة تضخ الجسيمات في وسط الكسب من الحالة الأرضية إلى مستويات الطاقة العالية لتحقيق انعكاس سكاني. تتضمن آلية الإثارة الإثارة البصرية (الضخ البصري) ، إثارة تصريف الغاز ، الإثارة الكيميائية ، وإثارة الطاقة النووية. في الوقت الحالي ، يعتمد مصدر المضخة بشكل عام ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة (LD) ، وتتمثل وظيفته الرئيسية في إكمال تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية.

مادة الليزر العاملة. يجب أن يختار توليد الليزر مادة عمل مناسبة ، يمكن أن تكون غازية أو سائلة أو صلبة أو شبه موصل. يمكن تحقيق انعكاس السكان في هذا الوسط لخلق الظروف اللازمة للحصول على ضوء الليزر. من الواضح أن وجود مستويات طاقة مستوية مفيد للغاية لتحقيق انعكاس السكان. هناك أنواع تقريبًا من مواد العمل ، وأطوال موجات الليزر التي يمكن توليدها تغطي نطاق الأشعة فوق البنفسجية الفراغي إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، وهو نطاق واسع جدًا. يستخدم وسط الكسب لتحقيق انعكاس السكان وتضخيم الضوء ، مع تحديد الطول الموجى لليزر الناتج. يمكن أن يكون متوسط الكسب سائلاً وغاز وصلبة. السوائل مثل المحاليل العضوية ، والغازات مثل ثاني أكسيد الكربون ، والمواد الصلبة مثل الياقوت. الشرط الأساسي لوسط الكسب هو توليد فوتونات بدلاً من التحويل الحراري الضوئي بعد الإثارة ، ويجب أن تكون الجسيمات الموجودة فيه في حالة معزولة نسبيًا قبل حدوث الانتقال بين مستويات الطاقة.

رنان بصري. مع مادة عمل مناسبة ومصدر إثارة ، يمكن تحقيق انعكاس السكان ، ولكن كثافة الانبعاثات المحفزة الناتجة بهذه الطريقة منخفضة جدًا بحيث لا يمكن تطبيقها. ثم كان يعتقد أنه يمكن استخدام الرنانات البصرية "لتضخيم" الإشعاع المحفز. يتكون الرنان البصري من مرآتين مع شكل هندسي معين وخصائص انعكاس بصري مدمجة بطريقة معينة. يلعب الرنان بشكل رئيسي دور "تخزين" و "تنقية" الليزر. في الوقت نفسه ، يمكن أن يجعل المرنان الفوتونات الموجودة في التجويف لها نفس التردد/الطول الموجي ، الطور واتجاه الجري ، بحيث يكون للليزر اتجاهية وتماسك جيدين. وظيفتها الرئيسية هي ، أولاً ، توفير القدرة على التغذية المرتدة البصرية ، بحيث تنتقل فوتونات الإشعاع المحفزة ذهابًا وإيابًا في التجويف عدة مرات لتشكيل تذبذب مستمر متماسك. ثانياً ، يقتصر اتجاه وتردد الحزمة المتذبذبة الترددية في التجويف لضمان أن ليزر الإخراج لديه اتجاه معين وأحادية اللون.