Gerast áskrifandi að samfélagsmiðlum okkar fyrir skjóta færslu
Í kjarna þess er leysidæling ferlið við að virkja miðil til að ná ástandi þar sem það getur gefið frá sér leysiljós. Þetta er venjulega gert með því að dæla ljósi eða rafstraumi inn í miðilinn, æsa frumeindir hans og leiða til losunar samhangandi ljóss. Þetta grunnferli hefur þróast verulega frá tilkomu fyrstu leysiranna um miðja 20. öld.
Þó að leysidæla sé oft líkön eftir hraðajöfnum er leysidæling í grundvallaratriðum skammtafræðilegt ferli. Það felur í sér flókinn víxlverkun milli ljóseinda og frumeinda- eða sameindabyggingar ávinningsmiðilsins. Háþróuð líkön taka fyrir fyrirbæri eins og Rabi sveiflur, sem veita blæbrigðaríkari skilning á þessum samskiptum.
Laserdæling er ferli þar sem orka, venjulega í formi ljóss eða rafstraums, er veitt til ávinningsmiðils leysis til að lyfta frumeindum hans eða sameindum í hærri orkustöðu. Þessi orkuflutningur skiptir sköpum til að ná öfugþróun íbúa, ástand þar sem fleiri agnir eru spenntar en í minni orkuástandi, sem gerir miðlinum kleift að magna ljós með örvaðri losun. Ferlið felur í sér flókin skammtavíxlverkun, oft gerð með hraðajöfnum eða háþróaðri skammtafræðilegri ramma. Lykilatriði fela í sér val á dælugjafa (eins og leysidíóðum eða losunarlömpum), rúmfræði dælunnar (hliðar- eða endadæling) og hagræðingu á ljóseiginleikum dælunnar (róf, styrkleiki, gæði geisla, skautun) til að passa við sérstakar kröfur dælunnar fá miðlungs. Laserdæling er grundvallaratriði í ýmsum tegundum leysis, þar með talið solid-state, hálfleiðara og gas leysis, og er nauðsynleg fyrir skilvirka og skilvirka notkun leysisins.
Afbrigði af ljósdældum leysum
1. Solid-State Lasers með Doped einangrunarefni
· Yfirlit:Þessir leysir nota rafeinangrandi hýsilmiðil og treysta á ljósdælu til að virkja leysivirkar jónir. Algengt dæmi er neodymium í YAG leysigeislum.
·Nýlegar rannsóknir:Rannsókn A. Antipov o.fl. fjallar um solid-state near-IR leysir fyrir snúningsskipti ljósdælu. Þessi rannsókn varpar ljósi á framfarir í solid-state leysitækni, sérstaklega í nær-innrauðu litrófinu, sem er mikilvægt fyrir forrit eins og læknisfræðileg myndgreining og fjarskipti.
Frekari lestur:Nálægt IR leysir í föstu ástandi fyrir sjóndælingu með snúningsskipti
2. Hálfleiðara leysir
·Almennar upplýsingar: Hálfleiðara leysir, venjulega rafdældir, geta einnig notið góðs af ljósdælu, sérstaklega í forritum sem krefjast mikillar birtu, eins og lóðrétta ytri hola yfirborðsgeisla leysigeisla (VECSEL).
·Nýleg þróun: Vinna U. Keller um ljóstíðnikambur úr ofurhröðum solid-state og hálfleiðara leysigeislum veitir innsýn í gerð stöðugra tíðnakamba úr díóðdældum solid-state og hálfleiðara leysir. Þessi framfarir eru mikilvægar fyrir notkun í ljóstíðnimælingum.
Frekari lestur:Optískir tíðnikambur úr ofurhröðum solid-state og hálfleiðara leysigeislum
3. Gas leysir
·Optísk dæling í gaslasara: Ákveðnar tegundir gasleysis, eins og alkalígufuleysis, nota ljósdælu. Þessir leysir eru oft notaðir í forritum sem krefjast samhangandi ljósgjafa með sérstaka eiginleika.
Heimildir fyrir ljósdælingu
Afhleðslulampar: Algengt í lampadældum leysir, útskriftarlampar eru notaðir vegna mikils afl og breitt litrófs. YA Mandryko o.fl. þróað afllíkan af hvatabogaútskrift í virkum miðlum ljósdælu xenon lömpum af solid-state leysir. Þetta líkan hjálpar til við að hámarka frammistöðu straumdælulampa, sem er mikilvægt fyrir skilvirka leysinotkun.
Laser díóður:Notaðar í díóða-dældum leysir, gefa leysidíóða kosti eins og mikil afköst, fyrirferðarlítil stærð og getu til að vera fínstillt.
Frekari lestur:hvað er laser díóða?
Flash lampar: Blisslampar eru sterkir, breiðvirkir ljósgjafar sem eru almennt notaðir til að dæla leysigeislum í föstu formi, eins og rúbín eða Nd:YAG leysir. Þeir veita hástyrkleika ljóss sem örvar leysimiðilinn.
Bogalampar: Líkt og flasslampar en hönnuð fyrir stöðuga notkun, bjóða bogalampar upp á stöðuga uppsprettu mikils ljóss. Þau eru notuð í forritum þar sem þörf er á stöðugri bylgju (CW) laseraðgerð.
LED (ljósdíóða): Þó að það sé ekki eins algengt og leysidíóða, þá er hægt að nota LED til ljósdælu í ákveðnum litlum orkunotkun. Þau eru hagstæð vegna langrar endingar, lágs kostnaðar og framboðs á ýmsum bylgjulengdum.
Sólarljós: Í sumum tilraunauppsetningum hefur einbeitt sólarljós verið notað sem dælugjafi fyrir sólardæla leysigeisla. Þessi aðferð nýtir sólarorku, sem gerir hana að endurnýjanlegum og hagkvæmum uppsprettu, þó hún sé minna stjórnanleg og minna ákafur miðað við gervi ljósgjafa.
Trefjatengdar leysidíóður: Þetta eru leysidíóður tengdar ljósleiðara, sem skila dæluljósinu á skilvirkari hátt til leysimiðilsins. Þessi aðferð er sérstaklega gagnleg í trefjaleysistækjum og í aðstæðum þar sem nákvæm sending dæluljóss skiptir sköpum.
Aðrir leysir: Stundum er einn leysir notaður til að dæla öðrum. Til dæmis gæti tíðni tvöfölduð Nd: YAG leysir verið notaður til að dæla litarleysi. Þessi aðferð er oft notuð þegar sérstakar bylgjulengdir eru nauðsynlegar fyrir dælingarferlið sem er ekki auðvelt að ná með hefðbundnum ljósgjafa.
Díóða-dælt solid-state leysir
Upphafsorkugjafi: Ferlið byrjar með díóða leysir, sem þjónar sem dælugjafi. Díóða leysir eru valdir fyrir skilvirkni þeirra, þétta stærð og getu til að gefa frá sér ljós á tilteknum bylgjulengdum.
Dæluljós:Díóða leysirinn gefur frá sér ljós sem frásogast af styrkleikamiðlinum í föstu formi. Bylgjulengd díóða leysisins er sniðin til að passa við frásogseiginleika ávinningsmiðilsins.
Fast ástandÁvinningur miðlungs
Efni:Ávinningsmiðillinn í DPSS leysir er venjulega efni í föstu formi eins og Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Granat), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), eða Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminium Granat).
Lyfjanotkun:Þessi efni eru dópuð með sjaldgæfum jarðarjónum (eins og Nd eða Yb), sem eru virku leysijónirnar.
Orkuupptaka og örvun:Þegar dæluljósið frá díóða leysinum fer inn í ávinningsmiðilinn, gleypa sjaldgæfu jarðar jónirnar þessa orku og verða spenntir í hærri orkuástand.
Mannfjöldaviðskipti
Að ná þýðisbreytingu:Lykillinn að leysiaðgerðum er að ná þýðihvarfi í ávinningsmiðlinum. Þetta þýðir að fleiri jónir eru í spenntum ástandi en í grunnástandi.
Örvuð losun:Þegar stofnumsnúningur hefur verið náð getur innleiðing ljóseind sem samsvarar orkumuninum milli spennts og grunnstöðu örvað spenntar jónir til að fara aftur í grunnástand og gefa frá sér ljóseind í því ferli.
Optical resonator
Speglar: Ávinningsmiðillinn er settur inni í sjónræna resonator, venjulega myndað af tveimur speglum á hvorum enda miðilsins.
Endurgjöf og mögnun: Einn speglanna er mjög endurskin, en hinn er að hluta til endurkastandi. Ljóseindir skoppa fram og til baka á milli þessara spegla, örva meiri útblástur og magna upp ljósið.
Laser losun
Samhangandi ljós: Ljóseindir sem eru sendar eru samhangandi, sem þýðir að þær eru í fasa og hafa sömu bylgjulengd.
Framleiðsla: Hluti endurskinsspegillinn gerir hluta af þessu ljósi kleift að fara í gegnum og myndar leysigeislann sem fer út úr DPSS leysinum.
Dælingareðlisfræði: Hlið vs. endadæling
| Dæluaðferð | Lýsing | Umsóknir | Kostir | Áskoranir |
|---|---|---|---|---|
| Hliðardæling | Dæluljós kynnt hornrétt á leysimiðilinn | Stang eða trefja leysir | Samræmd dreifing dæluljóss, hentugur fyrir aflmikil notkun | Ójöfn ávinningsdreifing, lægri gæði geisla |
| Loka dælingu | Dæluljós beint eftir sama ás og leysigeislinn | Solid-state leysir eins og Nd:YAG | Samræmd ávinningsdreifing, meiri gæði geisla | Flókin jöfnun, óhagkvæmari hitaleiðni í aflmiklum leysigeislum |
Kröfur um skilvirkt dæluljós
| Krafa | Mikilvægi | Áhrif/jafnvægi | Viðbótar athugasemdir |
|---|---|---|---|
| Litrófshæfileiki | Bylgjulengd verður að passa við frásogsróf leysiefnisins | Tryggir skilvirkt frásog og áhrifaríka þýðisvendingu | - |
| Styrkur | Verður að vera nógu hátt fyrir æskilegt örvunarstig | Of mikill styrkleiki getur valdið hitauppstreymi; of lágt mun ekki ná þýðihvörf | - |
| Beam gæði | Sérstaklega mikilvægt í endadældum leysigeislum | Tryggir skilvirka tengingu og stuðlar að gæðum leysigeisla | Hágæði geisla eru mikilvæg fyrir nákvæma skörun dæluljóss og leysirstillingar |
| Skautun | Nauðsynlegt fyrir miðla með anisotropic eiginleika | Eykur frásogsskilvirkni og getur haft áhrif á skautun leysirljósa sem geislað er | Sérstakt skautunarástand gæti verið nauðsynlegt |
| Styrkur hávaði | Lágt hljóðstig skiptir sköpum | Sveiflur í ljósstyrk dælunnar geta haft áhrif á gæði og stöðugleika leysigeisla | Mikilvægt fyrir forrit sem krefjast mikillar stöðugleika og nákvæmni |
Pósttími: Des-01-2023