Prionsabal Giniúint Léasair

Cén fáth a gcaithfimid prionsabal na léasair a bheith ar eolas againn?

Eolas a bheith agat ar na difríochtaí idir léasair, snáithíní, dioscaí agus léasair leathsheoltóra coitiantaLéasar YAGis féidir leis cabhrú freisin le tuiscint níos fearr a fháil agus páirt a ghlacadh i níos mó plé le linn an phróisis roghnúcháin.

Díríonn an t-alt go príomha ar eolaíocht choitianta: réamhrá gairid ar phrionsabal giniúna léasair, príomhstruchtúr léasair, agus roinnt cineálacha coitianta léasair.

Ar dtús, prionsabal giniúna léasair

Gintear léasar tríd an idirghníomhaíocht idir solas agus ábhar, ar a dtugtar aimpliú radaíochta spreagtha; Chun aimpliú radaíochta spreagtha a thuiscint, ní mór coincheapa Einstein maidir le hastaíocht spontáineach, ionsú spreagtha, agus radaíocht spreagtha a thuiscint, chomh maith le roinnt bunús teoiriciúil riachtanach.

Bunús Teoiriciúil 1: Múnla Bohr

Soláthraíonn samhail Bohr struchtúr inmheánach na n-adamh den chuid is mó, rud a fhágann go bhfuil sé éasca tuiscint a fháil ar an gcaoi a dtarlaíonn léasair. Tá adamh comhdhéanta de núicléas agus leictreoin lasmuigh den núicléas, agus níl fithisí na leictreon treallach. Níl ach fithisí áirithe ag leictreoin, agus tugtar an staid bhunúsach ar an bhfithis is istigh; má tá leictreon sa staid bhunúsach, is é a fhuinneamh an ceann is ísle. Má léimeann leictreon amach as fithis, tugtar an chéad staid spreagtha air, agus beidh fuinneamh an chéad staid spreagtha níos airde ná fuinneamh an staid bhunúsach; tugtar an dara staid spreagtha ar fhithis eile;

Is é an chúis gur féidir léasar a tharlú ná go mbogann leictreoin i bhfithis éagsúla sa mhúnla seo. Má ionsúnn leictreoin fuinneamh, is féidir leo rith ón staid bhunúsach go dtí an staid spreagtha; Má fhilleann leictreon ón staid spreagtha go dtí an staid bhunúsach, scaoilfidh sé fuinneamh, a scaoiltear go minic i bhfoirm léasair.

Bunús Teoiriciúil 2: Teoiric Radaíochta Spreagtha Einstein

Sa bhliain 1917, mhol Einstein teoiric na radaíochta spreagtha, arb í an bunús teoiriciúil do léasair agus do tháirgeadh léasair: is é an toradh atá ar an idirghníomhaíocht idir réimse na radaíochta agus na cáithníní a chruthaíonn ábhar ná ionsú nó astaíocht ábhair, agus is é croílár an ábhair ná aistriú cáithníní idir leibhéil fuinnimh éagsúla. Tá trí phróiseas éagsúla san idirghníomhaíocht idir solas agus ábhar: astaíocht spontáineach, astaíocht spreagtha, agus ionsú spreagtha. I gcás córais ina bhfuil líon mór cáithníní, bíonn na trí phróiseas seo ann i gcónaí le chéile agus tá siad dlúthghaolmhar.

Astaíocht spontáineach:

Mar a thaispeántar sa fhigiúr: aistríonn leictreon ar an leibhéal ardfhuinnimh E2 go spontáineach go dtí an leibhéal ísealfhuinnimh E1 agus astaíonn sé fótón le fuinneamh hv, agus hv=E2-E1; Tugtar aistriú spontáineach ar an bpróiseas aistrithe spontáineach agus neamhghaolmhar seo, agus tugtar radaíocht spontáineach ar na tonnta solais a astaítear trí aistrithe spontáineacha.

Saintréithe an astaíochta spontáinigh: Tá gach fótón neamhspleách, le treoracha agus céimeanna difriúla, agus bíonn an t-am tarlaithe randamach freisin. Baineann sé le solas neamhleanúnach agus chaotic, nach é an solas a theastaíonn ón léasar. Dá bhrí sin, ní mór don phróiseas giniúna léasair an cineál seo solais fáin a laghdú. Seo ceann de na cúiseanna freisin go bhfuil solas fáin i dtonnfhad léasair éagsúla. Má rialaítear go maith é, is féidir neamhaird a dhéanamh ar an gcion den astaíocht spontáineach sa léasar. Dá íon an léasar, amhail 1060 nm, is é 1060 nm an léasar ar fad. Tá ráta ionsúcháin agus cumhacht réasúnta cobhsaí ag an gcineál seo léasair.

Ionsú spreagtha:

Tar éis dóibh fótóin a ionsú, aistríonn leictreoin ag leibhéil fuinnimh ísle (fithisí ísle) go leibhéil fuinnimh níos airde (fithisí arda), agus tugtar ionsú spreagtha ar an bpróiseas seo. Tá an ionsú spreagtha ríthábhachtach agus ceann de na príomhphróisis phumpála. Soláthraíonn foinse phumpála an léasair fuinneamh fótóin chun cáithníní sa mheán gnóthachain a chur ag aistriú agus ag fanacht le radaíocht spreagtha ag leibhéil fuinnimh níos airde, ag astú an léasair.

Radaíocht spreagtha:

Nuair a dhéantar é a ionradaíocht le solas fuinnimh sheachtraigh (hv=E2-E1), spreagann an fótón seachtrach an leictreon ag an leibhéal ardfuinnimh agus léimeann sé go dtí an leibhéal ísealfuinnimh (ritheann an fhithis ard go dtí an fhithis íseal). Ag an am céanna, astaíonn sé fótón atá díreach mar an gcéanna leis an bhfótón seachtrach. Ní ionsúnn an próiseas seo an solas spreagtha bunaidh, mar sin beidh dhá fhótón chomhionanna ann, ar féidir a thuiscint mar go scaoileann an leictreon amach an fótón a ionsúdh roimhe seo. Tugtar radaíocht spreagtha ar an bpróiseas lonrúil seo, arb é an próiseas droim ar ais den ionsú spreagtha é.

Tar éis don teoiric a bheith soiléir, tá sé an-simplí léasar a thógáil, mar a thaispeántar sa fhigiúr thuas: faoi ghnáthchoinníollacha cobhsaíochta ábhair, bíonn formhór mór na leictreon sa staid bhunaidh, leictreoin sa staid bhunaidh, agus braitheann léasar ar radaíocht spreagtha. Dá bhrí sin, is é struchtúr an léasair ná ligean don ionsú spreagtha tarlú ar dtús, ag tabhairt leictreoin go dtí an leibhéal ard fuinnimh, agus ansin spreagadh a sholáthar chun líon mór leictreon ardleibhéil fuinnimh a chur faoi radaíocht spreagtha, ag scaoileadh fótóin. As seo, is féidir léasar a ghiniúint. Ansin, cuirfimid struchtúr an léasair i láthair.

Struchtúr léasair:

Meitseáil struchtúr an léasair leis na coinníollacha giniúna léasair a luadh níos luaithe ceann ar cheann:

Coinníoll an tarlaithe agus an struchtúr comhfhreagrach:

1. Tá meán gnóthachain ann a sholáthraíonn éifeacht aimpliúcháin mar mheán oibre léasair, agus tá struchtúr leibhéal fuinnimh ag a cháithníní gníomhachtaithe atá oiriúnach chun radaíocht spreagtha a ghiniúint (den chuid is mó in ann leictreoin a phumpáil chuig fithiseacha ardfhuinnimh agus a bheith ann ar feadh tréimhse áirithe ama, agus ansin fótóin a scaoileadh in aon anáil amháin trí radaíocht spreagtha);

2. Tá foinse spreagtha sheachtrach (foinse caidéil) ann ar féidir léi leictreoin a phumpáil ón leibhéal íochtarach go dtí an leibhéal uachtarach, rud a fhágann inbhéartú líon na gcáithníní idir leibhéil uachtaracha agus íochtaracha an léasair (i.e., nuair a bhíonn níos mó cáithníní ardfhuinnimh ná cáithníní ísealfhuinnimh ann), amhail an lampa xeanóin i léasair YAG;

3. Tá cuas athshondach ann ar féidir leis luaineacht léasair a bhaint amach, fad oibre an ábhair oibre léasair a mhéadú, modh tonn solais a scagadh, treo iomadú an bhíoma a rialú, minicíocht radaíochta spreagtha a aimpliú go roghnach chun monacrómatacht a fheabhsú (ag cinntiú go n-aschurtar an léasar ag fuinneamh áirithe).

Taispeántar an struchtúr comhfhreagrach sa fhigiúr thuas, ar struchtúr simplí de léasar YAG é. D’fhéadfadh struchtúir eile a bheith níos casta, ach seo an croílár. Taispeántar an próiseas giniúna léasair sa fhigiúr:

Aicmiú léasair: aicmithe go ginearálta de réir meán gnóthachain nó de réir foirm fuinnimh léasair

Aicmiú meánghnóthachain:

Léasar dé-ocsaíd charbóinIs héiliam meán gnóthachain léasair dé-ocsaíd charbóin agusLéasar CO2,le tonnfhad léasair de 10.6um, arb é ceann de na táirgí léasair is luaithe a seoladh. Bhí an chéad táthú léasair bunaithe den chuid is mó ar léasar dé-ocsaíd charbóin, a úsáidtear faoi láthair go príomha le haghaidh ábhair neamh-mhiotalacha (fabraicí, plaistigh, adhmad, srl.) a tháthú agus a ghearradh. Ina theannta sin, úsáidtear é ar mheaisíní litagrafaíochta freisin. Ní féidir léasar dé-ocsaíd charbóin a tharchur trí shnáithíní optúla agus taistealaíonn sé trí chosáin optúla spásúla. Rinneadh an chéad Tongkuai go réasúnta maith, agus úsáideadh go leor trealaimh gearrtha;

Léasar YAG (gairnéad alúmanaim itriam): Úsáidtear criostail YAG atá dópáilte le hiain miotail neoidimiam (Nd) nó itriam (Yb) mar mheán gnóthachain léasair, le tonnfhad astaíochta de 1.06um. Is féidir leis an léasar YAG bíoga níos airde a aschur, ach tá an chumhacht mheánach íseal, agus is féidir leis an gcumhacht bhuaic 15 oiread an chumhacht mheánach a bhaint amach. Más léasar bíge den chuid is mó atá ann, ní féidir aschur leanúnach a bhaint amach; Ach is féidir é a tharchur trí shnáithíní optúla, agus ag an am céanna, méadaíonn ráta ionsúcháin ábhar miotail, agus tá sé ag tosú á chur i bhfeidhm in ábhair ard-fhrithchaiteachta, a cuireadh i bhfeidhm den chéad uair sa réimse 3C;

Léasar snáithíneach: Úsáideann an príomhshruth reatha sa mhargadh snáithín dópáilte le ytterbium mar mheán gnóthachain, le tonnfhad 1060nm. Roinntear é ina léasair snáithíneacha agus diosca bunaithe ar chruth an mheáin; seasann snáithín optúil do IPG, agus seasann diosca do Tongkuai.

Léasar leathsheoltóra: Is é an meán gnóthachain ná acomhal PN leathsheoltóra, agus is é 976nm tonnfhad an léasair leathsheoltóra den chuid is mó. Faoi láthair, úsáidtear léasair infridhearg leathsheoltóra den chuid is mó le haghaidh cumhdaigh, le spotaí solais os cionn 600um. Is fiontar ionadaíoch de léasair leathsheoltóra é Laserline.

Aicmithe de réir fhoirm ghníomhaíochta fuinnimh: léasar cuisle (PULSE), léasar leathleanúnach (QCW), léasar leanúnach (CW)

Léasar cuisle: nana-soicind, piciseoicind, femtoseoicind, is minic a bhíonn an léasar cuisle ard-minicíochta (ns, leithead cuisle) seo in ann fuinneamh buaice ard, próiseáil ard-minicíochta (MHZ) a bhaint amach, a úsáidtear chun ábhair éagsúla copair agus alúmanaim tanaí a phróiseáil, chomh maith le glanadh den chuid is mó. Trí úsáid a bhaint as fuinneamh buaice ard, is féidir leis an ábhar bonn a leá go tapa, le ham gníomhaíochta íseal agus crios beag teasa. Tá buntáistí aige i bpróiseáil ábhar ultra-tanaí (faoi bhun 0.5mm);

Léasar leathleanúnach (QCW): Mar gheall ar an ráta athrá ard agus an timthriall dleachta íseal (faoi bhun 50%), leithead cuisle anLéasar QCWsroicheann sé 50 us-50 ms, ag líonadh an bhearna idir léasar snáithíneach leanúnach leibhéal cileavata agus léasar cuisle Q-lasctha; Is féidir le buaicchumhacht léasair snáithíneach leathleanúnach 10 n-uaire an chumhacht mheánach a bhaint amach faoi oibriú mód leanúnach. De ghnáth bíonn dhá mhodh ag léasair QCW, ceann amháin is ea táthú leanúnach ag cumhacht íseal, agus an ceann eile is ea táthú léasair cuisle le cumhacht bhuaice 10 n-uaire an chumhacht mheánach, rud a fhéadann ábhair níos tibhe agus níos mó teasa a bhaint amach, agus an teas á rialú laistigh de raon an-bheag ag an am céanna;

Léasar Leanúnach (LL): Is é seo an ceann is coitianta a úsáidtear, agus is léasair LL iad formhór na léasair a fheictear ar an margadh a aschurann léasar go leanúnach le haghaidh próiseála táthúcháin. Roinntear léasair snáithíní ina léasair aonmhódacha agus ilmhódacha de réir trastomhais chroí agus cáilíochtaí bhíoma éagsúla, agus is féidir iad a oiriúnú do chásanna feidhmchláir éagsúla.