Gerast áskrifandi að samfélagsmiðlum okkar fyrir skjótan póst
Lasers, hornsteinn nútímatækni, eru eins heillandi og þeir eru flóknir. Í hjarta þeirra liggur sinfónía af íhlutum sem vinna samhljóða til að framleiða heildstætt, magnað ljós. Þetta blogg kippir sér í ranghala þessara íhluta, studd af vísindalegum meginreglum og jöfnum, til að veita dýpri skilning á leysitækni.
Háþróuð innsýn í íhluta leysiskerfisins: Tæknilegt sjónarhorn fyrir fagfólk
| Hluti | Virka | Dæmi |
| Græða miðlungs | Gagnamiðillinn er efnið í leysir sem notaður er til að magna ljós. Það auðveldar léttan mögnun með því að vinna að andhverfu og örvuðum losun. Val á Gain Medium ákvarðar geislunareinkenni leysisins. | Solid-ástand leysir: td, ND: YAG (neodymium-dópað Yttrium ál granat), notað í læknisfræðilegum og iðnaði.Gas leysir: td CO2 leysir, notaðir til að skera og suðu.Hálfleiðari leysir:Td leysir díóða, notaðir í samskiptum ljósleiðara og leysir ábendingar. |
| Dæla uppsprettu | Dæluheimildin veitir orku til ávinnings miðils til að ná andhverfu íbúa (orkugjafi fyrir andhverfu íbúa), sem gerir kleift að nota leysir. | Ljósdæling: Notkun ákafra ljósgjafa eins og flasslampa til að dæla leysir í föstu ástandi.Rafmagnsdæla: Spennandi gasið í gas leysir í gegnum rafstraum.Hálfleiðari dæla: Notaðu leysir díóða til að dæla leysismiðlinum í föstu ástandi. |
| Ljóshol | Ljósholið, sem samanstendur af tveimur speglum, endurspeglar ljós til að auka leiðarlengd ljóssins í ávinningsmiðlinum og auka þar með ljósamögnun. Það veitir endurgjöf fyrir leysir magnun, val á litróf og staðbundnum einkennum ljóssins. | Planar-planar hola: Notað í rannsóknarstofu rannsóknum, einföldum uppbyggingu.Planar-Concave hola: Algengt í iðnaðar leysir, veitir hágæða geisla. Hringshol: Notað í sérstökum hönnun hring leysir, eins og hringgas leysir. |
The Gain Medium: A Nexus of Quantum Mechanics og Optical Engineering
Quantum Dynamics í Gain Medium
Gagnamiðillinn er þar sem grundvallarferlið við ljósamögnun á sér stað, fyrirbæri sem er djúpt rætur í skammtafræði. Samspil orkuástands og agna innan miðilsins er stjórnað af meginreglum örvaðrar losunar og andhverfu íbúa. Mikilvægt samband milli ljósstyrks (i), upphafsstyrksins (I0), umbreytingarþversniðsins (σ21) og agnatölunnar á orkustigunum tveimur (N2 og N1) er lýst með jöfnunni i = i0e^(σ21 (n2-n1) l). Að ná andhverfu íbúa, þar sem N2> N1, er nauðsynlegur fyrir mögnun og er hornsteinn leysir eðlisfræði [1].
Þriggja stig á móti fjögurra stigum kerfi
Í hagnýtum leysigreinum eru almennt þriggja stig og fjögurra stigs kerfi notuð. Þriggja stigs kerfi, en einfaldari, þurfa meiri orku til að ná framvirkni íbúa þar sem lægra leysirstigið er grunnástand. Fjögurra stigakerfi bjóða aftur á móti skilvirkari leið til andhverfu íbúa vegna hraðrar rotnunar sem ekki er geislameðferð frá hærra orkustigi, sem gerir þau algengari í nútíma leysiraforritum [2].
Is Erbium-dópað glerA Gain Medium?
Já, Erbium-dópað gler er örugglega tegund af ávinningsmiðli sem notaður er í leysiskerfi. Í þessu samhengi vísar „lyfjamisnotkun“ til þess að bæta ákveðnu magni af Erbium jónum (er³⁺) í glerið. Erbium er sjaldgæfur jarðþáttur sem, þegar hann er felldur í glerhýsingu, getur í raun magnað ljós með örvuðu losun, grundvallarferli í leysiraðgerðum.
Erbium-dópað gler er sérstaklega athyglisvert fyrir notkun þess í trefjar leysir og trefjarmagnara, sérstaklega í fjarskiptaiðnaðinum. Það hentar vel fyrir þessi forrit vegna þess að það magnar ljós á skilvirkan hátt á bylgjulengdum um 1550 nm, sem er lykilbylgjulengd fyrir sjóntrefjarsamskipti vegna lítið taps þess í stöðluðum kísiltrefjum.
TheErbiumjónir gleypa dælu ljós (oft frá aLaser díóða) og eru spenntir fyrir hærri orkustöðum. Þegar þeir snúa aftur í lægra orkuástand gefa þeir frá sér ljóseindir við lasandi bylgjulengdina og stuðla að leysirferlinu. Þetta gerir Erbium-dópað gler að áhrifaríkum og víða notuðum Gain Medium í ýmsum leysir og magnara hönnun.
Tengd blogg: Fréttir - Erbium -dópað gler: Vísindi og forrit
Pumpunarkerfi: Drifkrafturinn á bak við leysir
Fjölbreyttar aðferðir til að ná andhverfu íbúa
Val á dælubúnaði er lykilatriði í leysirhönnun og hefur áhrif á allt frá skilvirkni til framleiðsla bylgjulengd. Ljósdæling, sem notar ytri ljósgjafa eins og flassljós eða aðra leysir, er algengt í föstu og litarefni. Rafmagns losunaraðferðir eru venjulega notaðar í gas leysir, en hálfleiðari leysir nota oft rafeindasprautun. Skilvirkni þessara dælukerfa, sérstaklega í díóða-dældu leysir, hefur verið veruleg í brennidepli í nýlegum rannsóknum, sem býður upp á meiri skilvirkni og þéttleika [3].
Tæknileg sjónarmið við dælu skilvirkni
Skilvirkni dæluferlisins er mikilvægur þáttur í leysirhönnun, sem hefur áhrif á heildarárangur og hæfi notkunar. Í leysir í föstu ástandi getur valið á milli leifturlampa og leysir díóða sem dæluuppspretta haft veruleg áhrif á skilvirkni kerfisins, hitauppstreymis og geisla gæða. Þróun hágæða, hágæða leysir díóða hefur gjörbylt DPSS leysiskerfi, sem gerir kleift að samsettu og skilvirkari hönnun [4].
Ljósholið: Verkfræði leysigeislans
Hola hönnun: Jafnvægisaðgerð eðlisfræði og verkfræði
Ljósholið, eða resonator, er ekki bara óvirkur hluti heldur virkur þátttakandi í mótun leysigeislans. Hönnun holunnar, þar með talin sveigja og röðun speglanna, gegnir lykilhlutverki við að ákvarða stöðugleika, uppbyggingu stillinga og framleiðsla leysisins. Hola verður að vera hannað til að auka sjónhagnað meðan lágmarka tap, áskorun sem sameinar sjónverkfræði með bylgju ljósfræði5.
Sveifluskilyrði og val á stillingum
Til að leysir sveiflur eigi sér stað verður hagnaðurinn sem miðillinn veitir að vera meiri en tapið innan holunnar. Þetta ástand, ásamt kröfunni um heildstæða bylgju yfirstillingu, ræður því að aðeins ákveðnar lengdarstillingar eru studdar. Stillingarbilið og heildarstillingarbyggingin hefur áhrif á líkamlega lengd holunnar og ljósbrotsvísitölu Gain Medium [6].
Niðurstaða
Hönnun og rekstur leysiskerfa nær yfir breitt svið eðlisfræði og verkfræði meginreglna. Frá skammtafræðinni sem gildir um ávinningsmiðilinn til flókinna verkfræði sjónholsins gegnir hver hluti leysiskerfisins mikilvægu hlutverki í heildarvirkni þess. Þessi grein hefur veitt svip á flókna heiminn af leysitækni og býður upp á innsýn sem hljómar með háþróaðan skilning prófessora og sjónverkfræðinga á þessu sviði.
Tilvísanir
- 1. Siegman, AE (1986). Leysir. Háskólar vísindabækur.
- 2. Svelto, O. (2010). Meginreglur leysir. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Solid-State Laser Engineering. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Díóða dældi leysir á föstu ástandi. Í handbók um leysitækni og forrit (bindi III). CRC Press.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Laser eðlisfræði. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Grundvallaratriði leysir. Cambridge University Press.
Pósttími: Nóv-27-2023