Gerast áskrifandi að samfélagsmiðlum okkar til að fá skjót færslu
Í kjarna sínum er leysigeislun ferlið við að virkja miðil til að ná því ástandi að hann geti gefið frá sér leysigeisla. Þetta er venjulega gert með því að sprauta ljósi eða rafstraumi inn í miðilinn, örva atóm hans og leiða til geislunar samhangandi ljóss. Þetta grundvallarferli hefur þróast verulega síðan fyrstu leysigeislarnir komu til sögunnar um miðja 20. öld.
Þótt leysigeisladæling sé oft líkönuð með hraðajöfnum, er hún í grundvallaratriðum skammtafræðilegt ferli. Hún felur í sér flókin víxlverkun milli ljóseinda og atóm- eða sameindabyggingar styrkingarmiðilsins. Ítarlegri líkön taka tillit til fyrirbæra eins og Rabi-sveiflna, sem veita ítarlegri skilning á þessum víxlverkunum.
Leysidæling er ferli þar sem orka, venjulega í formi ljóss eða rafstraums, er veitt styrkingarmiðli leysis til að lyfta atómum eða sameindum hans upp í hærri orkustig. Þessi orkuflutningur er mikilvægur til að ná fram umsnúningu í þýði, ástandi þar sem fleiri agnir eru örvaðar en í lægri orkustigi, sem gerir miðlinum kleift að magna ljós með örvuðum útgeislun. Ferlið felur í sér flókin skammtafræðileg samskipti, oft líkt með hraðajöfnum eða flóknari skammtafræðilegum ramma. Lykilþættir eru val á dælugjafa (eins og leysidíóða eða útskriftarlampar), rúmfræði dælunnar (hliðar- eða endadæling) og hagræðing á ljóseinkennum dælunnar (litróf, styrkleiki, geislagæði, skautun) til að passa við sérstakar kröfur styrkingarmiðilsins. Leysidæling er grundvallaratriði í ýmsum leysigerðum, þar á meðal föstuefna-, hálfleiðara- og gasleysirum, og er nauðsynleg fyrir skilvirka og árangursríka virkni leysisins.
Tegundir af ljósleiðandi dæltum leysigeislum
1. Fastfasa leysir með efnuðum einangrunarefnum
· Yfirlit:Þessir leysir nota rafeinangrandi miðil og reiða sig á ljósdælingu til að virkja leysigeislavirkar jónir. Algengt dæmi er neodymium í YAG leysi.
·Nýlegar rannsóknir:Rannsókn eftir A. Antipov o.fl. fjallar um fastfasa nær-innrauðan leysigeisla fyrir snúningsskipta ljósdælingu. Þessi rannsókn varpar ljósi á framfarir í fastfasa leysigeislatækni, sérstaklega á nær-innrauðu litrófi, sem er mikilvægt fyrir notkun eins og læknisfræðilega myndgreiningu og fjarskipti.
Frekari lestur:Fast-ástands nær-innrauð leysir fyrir snúningsskipta ljósdælingu
2. Hálfleiðaralasar
·Almennar upplýsingar: Hálfleiðaralasar, sem venjulega eru rafdælaðir, geta einnig notið góðs af ljósdælingu, sérstaklega í forritum sem krefjast mikillar birtu, svo sem lóðréttra ytri holrúmsflötsgeislunarlasera (VECSEL).
·Nýlegar framfarir: Rannsóknir U. Keller á ljósfræðilegum tíðnigembum úr ofurhröðum föstefna- og hálfleiðaralaserum veita innsýn í myndun stöðugra tíðnigemba úr díóðudæltum föstefna- og hálfleiðaralaserum. Þessi framþróun er mikilvæg fyrir notkun í ljósfræðilegri tíðnimælingum.
Frekari lestur:Ljósfræðilegir tíðnigreiningar frá ofurhröðum föstuefna- og hálfleiðaralaserum
3. Gaslasar
·Ljósdæling í gaslaserum: Ákveðnar gerðir gaslasera, eins og basa-gufulaserar, nota ljósdælingu. Þessir leysir eru oft notaðir í forritum sem krefjast samfelldra ljósgjafa með ákveðnum eiginleikum.
Heimildir fyrir ljósdælingu
ÚtblásturslamparÚtblásturslampar eru algengir í lampadælum leysigeislum og eru notaðir vegna mikils afls og breiðs litrófs. YA Mandryko o.fl. þróuðu aflslíkan fyrir myndun púlsbogaútblásturs í xenonlömpum með ljósleiðara sem dæla virkum miðlum í föstu-ástands leysigeislum. Þetta líkan hjálpar til við að hámarka afköst púlsdælulampa, sem eru nauðsynleg fyrir skilvirka leysigeislastarfsemi.
Laserdíóður:Leysidíóður eru notaðar í díóðudæluðum leysigeislum og bjóða upp á kosti eins og mikla skilvirkni, lítinn stærð og getu til að fínstilla þær.
Frekari lestur:Hvað er leysirdíóða?
FlasslamparFlasslampar eru öflugir, breiðvirkir ljósgjafar sem eru almennt notaðir til að dæla föstuefnalasera, svo sem ruby- eða Nd:YAG-lasera. Þeir gefa frá sér mikla ljósgeislun sem örvar leysigeislann.
BogalamparLíkt og flasslampar en hannaðir fyrir samfellda notkun, bjóða bogalampar upp á stöðuga og öfluga ljósgjafa. Þeir eru notaðir í forritum þar sem þörf er á samfelldri bylgjulaservinnslu (CW).
LED (ljósdíóða)Þótt LED ljós séu ekki eins algeng og leysidíóður, er hægt að nota þau til ljósdælingar í ákveðnum lágorkuforritum. Þau eru kostur vegna langs líftíma, lágs kostnaðar og framboðs á ýmsum bylgjulengdum.
SólarljósÍ sumum tilraunauppsetningum hefur einbeitt sólarljós verið notað sem dælugjafi fyrir sólarorku-dælta leysigeisla. Þessi aðferð nýtir sólarorku, sem gerir hana að endurnýjanlegri og hagkvæmri orkugjafa, þó hún sé minna stjórnanleg og minna áberandi samanborið við gerviljósgjafa.
Trefjatengdar leysirdíóðurÞetta eru leysigeisladíóður tengdar ljósleiðurum sem flytja dæluljósið skilvirkari til leysigeislans. Þessi aðferð er sérstaklega gagnleg í trefjalasurum og í aðstæðum þar sem nákvæm afhending dæluljóss er mikilvæg.
Aðrar leysigeislarStundum er einn leysir notaður til að dæla öðrum. Til dæmis gæti tíðni-tvöfaldur Nd:YAG leysir verið notaður til að dæla litarefnisleysir. Þessi aðferð er oft notuð þegar ákveðnar bylgjulengdir eru nauðsynlegar fyrir dælingarferlið sem ekki er auðvelt að ná með hefðbundnum ljósgjöfum.
Díóðudælt fastfasa leysir
Upphafleg orkugjafiFerlið hefst með díóðuleysi sem þjónar sem dælugjafi. Díóðuleysir eru valdir vegna skilvirkni sinnar, þéttrar stærðar og getu til að gefa frá sér ljós á ákveðnum bylgjulengdum.
Dæluljós:Díóðuleysirinn gefur frá sér ljós sem frásogast af föstuefnisstyrkingarmiðlinum. Bylgjulengd díóðuleysisins er sniðin að frásogseiginleikum styrkingarmiðilsins.
Fast-ástands-Miðlungsstyrkur
Efni:Styrkjandi miðillinn í DPSS leysigeislum er yfirleitt fast efni eins og Nd:YAG (neódýmíum-dópað yttríum ál granat), Nd:YVO4 (neódýmíum-dópað yttríum orthovanadat) eða Yb:YAG (ytteribúm-dópað yttríum ál granat).
Lyfjanotkun:Þessi efni eru með sjaldgæfum jarðmálmjónum (eins og Nd eða Yb), sem eru virku leysigeislajónirnar.
Orkuupptaka og örvun:Þegar dæluljósið frá díóðuleysinum fer inn í styrkingarmiðilinn, taka sjaldgæfu jarðmálmjónirnar upp þessa orku og örvast í hærri orkuástand.
Íbúafjöldaumsnúningur
Að ná fram umsnúningi íbúa:Lykillinn að leysigeislun er að ná fram umsnúningu á efnahvarfi í jónageiranum. Þetta þýðir að fleiri jónir eru í örvuðu ástandi en í grunnástandi.
Örvuð losun:Þegar umsnúningur í íbúafjölda hefur náðst getur innleiðing ljóseinda sem samsvarar orkumismuninum á örvuðu og grunnástandi örvað örvuðu jónirnar til að snúa aftur í grunnástand og gefa frá sér ljóseind í ferlinu.
Sjónrænn ómari
Speglar: Magnmiðillinn er settur inni í ljósómtæki, venjulega myndaður af tveimur speglum í hvorum enda miðilsins.
Endurgjöf og mögnun: Annar speglinn endurspeglar mjög mikið og hinn að hluta. Ljóseindir endurkastast fram og til baka á milli speglanna, örva meiri útgeislun og magna ljósið.
Laserútgeislun
Samhangandi ljós: Ljóseindir sem sendar eru frá sér eru samhangandi, sem þýðir að þær eru í fasa og hafa sömu bylgjulengd.
Úttak: Spegillinn, sem endurspeglar að hluta, leyfir hluta af þessu ljósi að fara í gegn og myndar leysigeislann sem fer út úr DPSS leysinum.
Dælulögun: Hliðardæling vs. endadæling
| Dæluaðferð | Lýsing | Umsóknir | Kostir | Áskoranir |
|---|---|---|---|---|
| Hliðardæling | Dæluljós kynnt hornrétt á leysigeislann | Stöng- eða trefjalaserar | Jafn dreifing ljóss í dælunni, hentugur fyrir notkun með miklum afli | Ójafn dreifing ávinnings, gæði neðri geisla |
| Loka dælingu | Dæluljós beint eftir sama ás og leysigeislinn | Fastfasa leysir eins og Nd:YAG | Jafn dreifing ávinnings, meiri geislagæði | Flókin röðun, minna skilvirk varmaleiðsla í öflugum leysigeislum |
Kröfur um virkt dæluljós
| Kröfur | Mikilvægi | Áhrif/jafnvægi | Viðbótar athugasemdir |
|---|---|---|---|
| Hentar litrófi | Bylgjulengdin verður að passa við frásogsróf leysigeislans | Tryggir skilvirka frásog og virka umsnúning íbúa | - |
| Styrkur | Verður að vera nógu hátt fyrir æskilegt örvunarstig | Of mikill styrkur getur valdið hitaskemmdum; of lágur styrkur mun ekki ná fram umsnúningi íbúa. | - |
| Geislagæði | Sérstaklega mikilvægt í endadæluðum leysigeislum | Tryggir skilvirka tengingu og stuðlar að gæðum geislaleysigeislans | Gæði hágeisla eru mikilvæg fyrir nákvæma skörun ljóss dælunnar og rúmmáls leysigeisla |
| Pólun | Nauðsynlegt fyrir miðla með anisótrópíska eiginleika | Eykur frásogsvirkni og getur haft áhrif á skautun leysigeisla | Sérstök skautunarástand gæti verið nauðsynlegt |
| Styrkur hávaða | Lágt hávaðastig er mikilvægt | Sveiflur í ljósstyrk dælunnar geta haft áhrif á gæði og stöðugleika leysigeisla. | Mikilvægt fyrir notkun sem krefst mikils stöðugleika og nákvæmni |
Birtingartími: 1. des. 2023