מוצק לייזר: הפועל עקרונות, יישום

מאמר זה מראה מה הם מקורות קרינה מונוכרומטית ומהם היתרונות של לייזר מצב מוצק על פני סוגים אחרים. כאן נאמר לנו כיצד יש דור של קרינה קוהרנטית, מדוע מכשיר דופק יותר חזק, מה חריטה צורכת. יש נחשב גם שלושה אלמנט ליזר נדרש וכיצד זה עובד.

תאורית הלהקה

לפני שנדבר על איך להפעיל את הלייזר (מצב מוצק, למשל), כדאי לשקול כמה מן המודל הפיזי. משיעורי בית ספר אחד זוכר כי האלקטרונים סביב הגרעין מסודרים במסלולים ספציפיים או רמות אנרגיה. אם לרשותנו לא אטום אחד, והרבה, כי הוא, שאנחנו רואים כל גוף תלת ממדי, יש בעיה אחת.

על פי עקרון פאולי, בגוף הזה עם אחד ואת האנרגיה אותה יכול להיות רק אלקטרון אחד. לפיכך אפילו הגרגר הקטן מכיל מספר גדול של אטומים. טבע מצא במקרה זה יציאה חיננית מאוד - האנרגיה של כל אנרגית אלקטרון שונה מן סמוך כמות קטנה מאוד, כמעט בלתי מורגשת. במקרה זה כל האלקטרונים של רמה אחת של "לחוץ" לתוך להקת אנרגיה יחידה. שטח שהיה ממוקמים רוב רחוקים מן האלקטרונים הליבה, שנקרא הערכיות. עקוב באזור שלה יש אנרגיה גבוהה יותר. זה האלקטרונים לנוע בחופשיות, וזה נקרא פס ההולכה.

פליטה ובליעה

כל לייזר (מצב מוצק, גז, כימיקלים) עובד על עקרונות המעבר אלקטרונים מאזור אחד למשנהו. אם הגוף שלך חשוף לאור, הפוטון כדי אלקטרון נותן מספיק כוח כדי שהוא היה במצב אנרגיה גבוה יותר. לעומת זאת, כאשר אלקטרון מועבר מן פס ההולכה אל הערכיות, הוא פולט פוטון. אם החומר הוא מוליך למחצה או מבודד, הערכי ואת רצועת הולכה מופרדים על ידי מרווח שבו אין רמה. בהתאם לכך, אלקטרונים לא יכולים להיות שם. מרווח זה נקרא פער הלהקה. אם הפוטון יש מספיק אנרגיה, האלקטרונים לקפוץ להתגבר מרווח זה.

דור

העיקרון התפעולי של לייזר מצב מוצק מבוססת על העובדה כי חומר באזור האסור נוצר שכבה שנקרא הפוך. אלקטרוני חיים ברמה זו הוא גבוה יותר מאשר במהלך שהותו בפס ההולכה. לפיכך, בתוך פרק זמן מסוים על זה "לצבור" אלקטרונים. זה נקרא היפוך אוכלוסייה. כאשר רמה זו על ידי אלקטרונים מקווקוים, הפוטון עובר הגל הרצוי, זה גורם לדור בו זמני של מספר רב של אורך זהה והפאזה של גלי אור. כלומר, האלקטרונים הם מבול בבת אחת למצב הקרקע, לייצר אלומה של פוטונים מונוכרומטי מספיק כוח גבוה. יצוין כי הבעיה העיקרית של פיתוח הליזר הראשון הייתה למצוא כזה שילוב של חומרים אשר יהיה היפוך אוכלוסייה אפשרי של אחת הרמות. האודם סגסוגת פלדה בינונית הראשון בעבודה.

רכב הליזר

לייזר מצב מוצק על מרכיביה העיקריים שונה מינים אחרים. הנוזל עובדים, בהם היפוך אוכלוסייה של אחת מהרמות, מואר על ידי מקור אור. זה נקרא שאיבה. זה לעתים קרובות יכול להיות מנורת ליבון רגילה או צינור פריק בגז. שני סוף ואלה משתרעים של הזורם (קריסטל ליזר מצב מוצק מניח, גז - אווירת ואקום) יוצרת מערכת של מראות, או מהוד אופטי. זה אוסף את הקורה רק אלה פוטונים מקבילים המשקע. לייזרים של מצב מוצק שאוב מתרחשים בדרך כלל באמצעות מנורות פלאש.

סוגים של לייזרים של מצב מוצק

בהתאם למצב של תפוקת קרן הליזר להבחין לייזרים רציפים פעמו. כל אחד מהם משמש ויש לו מאפיינים משלו. ההבדל העיקרי - פעם לייזרים במצב מוצק יש יכולת גבוהה יותר. מאז לכל פוטונים זריקה כמו "גדישה", אז הדופק אחד הוא מסוגל לספק אנרגיה גבוהה יותר מאשר תנודה רציפה עבור אותה תקופת זמן. קטן יותר נמשך הדופק, את כל עוצמה יותר "זריקה". כרגע, זה מבחינה טכנולוגית אפשר לבנות לייזר femtosecond. אחת הדופק שלה נמשך כ 10 ^-15 שניות. תלות כזו קשורה לעובדה כי אוכלוסיית התהליכים ההפוכים כמתואר לעיל נמשכה מאוד מאוד קטנה. ככל הצורך להמתין לפני שאתה "לירות" ליזר, אלקטרונים יותר יש זמן לעזוב את הרמה ההפוכה. בהתאם לכך, את אנרגית ריכוז פוטון המופחתת של קרן הפלט.

חריטה בלייזר

הדפוסים על פני השטח של פריטי מתכת וזכוכית מעוטרת חיי היומיום של האדם. הם יכולים להיות מיושמים בצורה מכנית, כימית או על ידי לייזר. השיטה השנייה היא מודרנית. יתרונותיה על פני שיטות אחרות כדלקמן. מאז השפעה ישירה על משטח העבודה אינה נוכחת, זה כמעט בלתי אפשרי לפגוע הדבר בתהליך של החלת תבנית או כתובת. כוויות קרן הליזר מאוד רדוד החריץ: המשטח החרוט עם נשאר חלק, ולכן, הדבר אינו פגום ו יימשך יותר. במקרה של קרן לייזר מתכת משנה את מבנה מאוד של חומר, והמילים לא תימוג במשך שנים רבות. אם הדבר השתמש בזהירות, לא לטבול אותו החומצה או לעוות, אז כמה דורות של תבנית על זה נשמר במדויק. חריטת ליזר עדיפה לבחור מיתוג-מצב מוצק משתי סיבות: התהליכים במוצקים קלים יותר לנהל, וזה אופטימלי היחס בין תפוקה ומחירים.

התקנה

חריטה, יש התקנה מיוחדת. בנוסף ליזר ישיר, הם מורכבים מדריך מכאני, שבו מהלך ליזר, ציוד ניטור (מחשב). מכונת לייזר משמש בתחומים רבים של הפעילות האנושית. מעל דיברנו על לקשט פריטים יומיומיים. סכו"ם רשומים, מציתים, משקפיים, שעונים במשך זמן רב יישאר במשפחה יזכירו את הרגעים המאושרים.

עם זאת, לא רק סחורות דורשים תחריט לייזר ביתי אלא גם תעשייה. צמחים גדולים, כגון רכב, פרסמו פרטים של מספרים עצומים: מאה אלף או מ'. כל פריט חייב להיות מסומן - מתי שיצר אותו. דרך טובה יותר מאשר חריטה בלייזר, למצוא זמן עישון, שחרור, את חיי השירות יהיה ארוך אפילו עבור חלקים נעים, אשר הגדילה את הסיכון של שחיקה. מכונת לייזר, במקרה זה חייב להיות מאופיין קיבולת ובטיחות גבוהה. אחרי הכל, אם חריטה לפחות שבריר אחוז שינוי מאפיינים של חלקי המתכת, הוא יכול להגיב אחרת לגירויים חיצוניים. לדוגמה, הפסקה לנקודת היישום של הכתובת. עם זאת, מתאים לשימוש ביתי והתקנה זולה יותר פשוט.