Solid-state laser: የአሠራር መርህ፣ አተገባበር

2024 ደራሲ ደራሲ: Howard Calhoun | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 10:17

ይህ መጣጥፍ የሞኖክሮማቲክ ጨረር ምንጮች ምን እንደሆኑ እና ጠንካራ-ግዛት ሌዘር ከሌሎች ዓይነቶች ምን ጥቅሞች እንዳሉ ያሳያል። የተቀናጀ የጨረር ማመንጨት እንዴት እንደሚከሰት, ለምን የተተኮሰው መሳሪያ የበለጠ ኃይለኛ እንደሆነ, ለምን መቅረጽ እንደሚያስፈልግ ይነግራል. እንዲሁም ስለ ሌዘር ሶስት አስፈላጊ ነገሮች እና እንዴት እንደሚሰራ ይወያያል።

የዞን ቲዎሪ

ሌዘር እንዴት እንደሚሰራ ከመናገርዎ በፊት አንዳንድ ፊዚካል ሞዴሎች ግምት ውስጥ መግባት አለባቸው። ኤሌክትሮኖች በተወሰኑ ምህዋሮች ወይም የኢነርጂ ደረጃዎች ውስጥ በአቶሚክ ኒውክሊየስ ዙሪያ እንደሚገኙ ከትምህርት ቤት ትምህርቶች ሁሉም ሰው ያስታውሳል። በእጃችን አንድ አቶም ሳይሆን ብዙ፣ ማለትም፣ ማንኛውንም የድምጽ መጠን ያለው አካል የምንቆጥረው ከሆነ አንድ ችግር ይፈጠራል።

በፓውሊ መርህ መሰረት አንድ አይነት ሃይል ባለው አካል ውስጥ ሊኖር የሚችለው አንድ ኤሌክትሮን ብቻ ነው። ከዚህም በላይ ትንሹ የአሸዋ እህል እንኳን እጅግ በጣም ብዙ አተሞች ይዟል. በዚህ ሁኔታ ተፈጥሮ በጣም የሚያምር መውጫ መንገድ አግኝቷል - የእያንዳንዱ ጉልበትኤሌክትሮን ከአጎራባች ሃይል በጣም ትንሽ በሆነ የማይለይ መጠን ይለያል። በዚህ ሁኔታ ሁሉም ተመሳሳይ ደረጃ ያላቸው ኤሌክትሮኖች ወደ አንድ የኃይል ባንድ "የተጨመቁ" ናቸው. ኤሌክትሮኖች ከኒውክሊየስ በጣም ርቀው የሚገኙበት ዞን የቫሌሽን ዞን ተብሎ ይጠራል. ከእሱ ቀጥሎ ያለው ዞን ከፍተኛ ኃይል አለው. በውስጡ፣ ኤሌክትሮኖች በነፃነት ይንቀሳቀሳሉ፣ እና እሱ ኮንዳክሽን ባንድ ይባላል።

ልቀት እና መምጠጥ

ማንኛውም ሌዘር (solid-state, gas, chemical) በኤሌክትሮን ከአንድ ዞን ወደ ሌላ ሽግግር መርሆዎች ላይ ይሰራል. ብርሃን በሰውነት ላይ ቢወድቅ, ከዚያም ፎቶን ለኤሌክትሮን ከፍተኛ የኃይል ሁኔታ ውስጥ ለማስገባት በቂ ጥንካሬ ይሰጠዋል. እና በተገላቢጦሽ፡ ኤሌክትሮን ከኮንዳክሽን ባንድ ወደ ቫሌንስ ባንድ ሲያልፍ አንድ ፎቶን ያወጣል። ንጥረ ነገሩ ሴሚኮንዳክተር ወይም ዳይኤሌክትሪክ ከሆነ, የቫለንስ እና የመተላለፊያ ባንዶች አንድ ደረጃ በሌለበት ክፍተት ይለያሉ. በዚህ መሠረት ኤሌክትሮኖች ሊኖሩ አይችሉም. ይህ ክፍተት የባንድ ክፍተት ይባላል. ፎቶን በቂ ሃይል ካለው ኤሌክትሮኖች በዚህ ክፍተት ላይ ይዘላሉ።

ትውልድ

የጠጣር-ግዛት ሌዘር ኦፕሬሽን መርህ የተመሰረተው በአንድ ንጥረ ነገር ባንድ ክፍተት ውስጥ ተገላቢጦሽ ደረጃ በሚባለው ነገር ላይ በመፈጠሩ ነው። በዚህ ደረጃ ያለው የኤሌክትሮን የህይወት ዘመን በኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ ከሚያጠፋው ጊዜ የበለጠ ነው። ስለዚህ, በተወሰነ ጊዜ ውስጥ ኤሌክትሮኖች "የሚሰበሰቡት" በእሱ ላይ ነው. ይህ የተገላቢጦሽ ህዝብ ይባላል። እንደዚህ ያለ ደረጃ ሲያልፍ ነጠብጣብኤሌክትሮኖች፣ የሚፈለገው የሞገድ ርዝመት ያለው ፎቶን ያልፋል፣ ተመሳሳይ ርዝመት እና ደረጃ ያላቸው በርካታ የብርሃን ሞገዶች በአንድ ጊዜ እንዲፈጠሩ ያደርጋል። ማለትም፣ በገደል ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች በአንድ ጊዜ ወደ መሬት ሁኔታ ይለፋሉ፣ ይህም በቂ የሆነ ከፍተኛ ኃይል ያለው ሞኖክሮማቲክ የፎቶኖች ጨረር ያመነጫሉ። የመጀመሪያው ሌዘር ገንቢዎች ዋነኛው ችግር የአንደኛው ደረጃ ተገላቢጦሽ ህዝብ የሚቻለውን የእንደዚህ አይነት ድብልቅ ንጥረ ነገሮችን መፈለግ መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። ቅይጥ ሩቢ የመጀመሪያው የሚሰራ ንጥረ ነገር ሆነ።

ሌዘር ቅንብር

የጠጣር-ግዛት ሌዘር ከዋና ዋና ክፍሎቹ አንፃር ከሌሎች ዓይነቶች አይለይም። የአንደኛው ደረጃዎች የተገላቢጦሽ ህዝብ የሚሠራበት የሥራ አካል በአንዳንድ የብርሃን ምንጮች ይብራራል. ፓምፒንግ ይባላል። ብዙውን ጊዜ ይህ ተራ የሚቀጣጠል መብራት ወይም የጋዝ ማስወጫ ቱቦ ሊሆን ይችላል. የሥራ ፈሳሽ ሁለት ትይዩ ጫፎች (ጠንካራ-ግዛት ሌዘር ማለት ክሪስታል ማለት ነው ፣ ጋዝ ሌዘር ማለት ብርቅዬ መካከለኛ ማለት ነው) የመስተዋቶች ስርዓት ወይም የኦፕቲካል ሬዞናተር ይመሰርታሉ። ወደ ምሰሶው የሚሰበስበው ከመውጫው ጋር ትይዩ የሆኑትን ፎቶኖች ብቻ ነው። ድፍን-ግዛት ሌዘር አብዛኛውን ጊዜ በፍላሽ መብራቶች ይሞላሉ።

የጠንካራ ግዛት ሌዘር ዓይነቶች

የሌዘር ጨረሩ በሚወጣበት መንገድ ላይ በመመስረት ቀጣይ እና pulsed ሌዘር ይለያያሉ። እያንዳንዳቸው አተገባበርን ያገኛሉ እና የራሳቸው ባህሪያት አሏቸው. ዋናው ልዩነት የ pulsed solid-state lasers ከፍተኛ ኃይል አላቸው. ምክንያቱም ለእያንዳንዱ ምትፎቶኖች "የተጠራቀሙ" ይመስላሉ, ከዚያም አንድ የልብ ምት በተመሳሳይ ጊዜ ውስጥ ከተከታታይ ትውልድ የበለጠ ኃይልን ለማቅረብ ይችላል. ግፊቱ ባጠረ ቁጥር እያንዳንዱ “ተኩስ” የበለጠ ኃይለኛ ይሆናል። በአሁኑ ጊዜ በቴክኖሎጂ የ femtosecond laser መገንባት ይቻላል. ከተነሳሱ ውስጥ አንዱ 10-15 ሰከንድ ያህል ይቆያል። ይህ ጥገኝነት ከላይ የተገለጹት የኋለኛ-ሕዝብ ሂደቶች በጣም በጣም ጥቂት ስለሚሆኑ ነው. የሌዘር "መተኮሻ" በፊት ለመጠበቅ ረጅም ጊዜ ይወስዳል, ተጨማሪ ኤሌክትሮኖች የተገላቢጦሽ ደረጃ ለመተው ጊዜ ይኖራቸዋል. በዚህ መሠረት የፎቶኖች ትኩረት እና የውጤት ጨረር ኃይል ቀንሷል።

ሌዘር ቀረጻ

በብረታ ብረት እና በመስታወት ላይ ያሉ ነገሮች የሰውን የእለት ተእለት ህይወት ያስውባሉ። በሜካኒካል, በኬሚካል ወይም በሌዘር ሊተገበሩ ይችላሉ. የመጨረሻው ዘዴ በጣም ዘመናዊ ነው. ከሌሎች ዘዴዎች ይልቅ የእሱ ጥቅሞች እንደሚከተለው ናቸው. በገጽታ ላይ ምንም ዓይነት ቀጥተኛ ተጽእኖ ስለሌለ መታከም ያለበት ንድፍ ወይም ጽሑፍን በመተግበር ሂደት ውስጥ አንድን ነገር ማበላሸት ፈጽሞ የማይቻል ነው. የሌዘር ጨረሩ በጣም ጥልቀት የሌላቸውን ጉድጓዶች ያቃጥላል: እንደዚህ ያለ የተቀረጸው ገጽ ለስላሳ ሆኖ ይቆያል, ይህ ማለት ነገሩ አልተጎዳም እና ለረዥም ጊዜ ይቆያል. በብረታ ብረት ውስጥ የጨረር ጨረር የንብረቱን መዋቅር ይለውጣል, እና ጽሑፉ ለብዙ አመታት አይጠፋም. አንድ ነገር በጥንቃቄ ጥቅም ላይ ከዋለ ፣ በአሲድ ውስጥ ካልተጠመቀ እና ካልተበላሸ ፣ ከዚያ ለብዙ ትውልዶች በእሱ ላይ ያለው ንድፍ በእርግጠኝነት ይጠበቃል። በሁለት ምክንያቶች ለመቅረጽ አንድ ጠንካራ-ግዛት pulsed ሌዘር መምረጥ የተሻለ ነው ጠንካራ-ግዛት ሂደቶችለመንዳት ቀላል ነው፣ እና በኃይል እና በዋጋ ጥሩ ነው።

መጫኛ

የተቀረጸበት ልዩ መቼቶች አሉ። ከሌዘር እራሱ በተጨማሪ ሌዘር የሚንቀሳቀስባቸው ሜካኒካል መመሪያዎችን እና የመቆጣጠሪያ መሳሪያዎችን (ኮምፒተርን) ያቀፉ ናቸው። ሌዘር ማሽን በብዙ የሰው ልጅ እንቅስቃሴ ቅርንጫፎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. ከላይ, የቤት እቃዎችን ስለ ማስጌጥ ተነጋገርን. የግል መቁረጫዎች፣ ላይተር፣ መነጽሮች፣ የእጅ ሰዓቶች በቤተሰብ ውስጥ ለረጅም ጊዜ ይቆያሉ እና አስደሳች ጊዜዎችን ያስታውሰዎታል።

ነገር ግን የቤት ውስጥ ብቻ ሳይሆን የኢንደስትሪ እቃዎችም ሌዘር መቅረጽ ያስፈልጋቸዋል። እንደ አውቶሞቢሎች ያሉ ትላልቅ ፋብሪካዎች በከፍተኛ መጠን ያመርታሉ፡ በመቶ ሺዎች ወይም በሚሊዮን የሚቆጠሩ። እያንዳንዱ እንደዚህ ያለ አካል - መቼ እና ማን እንደፈጠረው ምልክት መደረግ አለበት. ከጨረር መቅረጽ የተሻለ መንገድ የለም: ቁጥሮች, የምርት ጊዜ, የአገልግሎት ህይወት በሚንቀሳቀሱ ክፍሎች ላይ እንኳን ለረጅም ጊዜ ይቆያል, ለዚህም የመጥፎ አደጋ ይጨምራል. በዚህ ጉዳይ ላይ ያለው የሌዘር ማሽን በኃይል መጨመር, እንዲሁም ደህንነትን መለየት አለበት. ደግሞም ፣ መቅረጽ የብረታ ብረትን ንብረት በመቶኛ እንኳን ቢለውጥ ፣ ለውጫዊ ተፅእኖዎች የተለየ ምላሽ ሊሰጥ ይችላል። ለምሳሌ, ጽሑፉ በተተገበረበት ቦታ ላይ ይሰብሩ. ነገር ግን፣ ለቤት ውስጥ አገልግሎት፣ ቀላል እና ርካሽ ጭነት ተስማሚ ነው።