Jiandikishe kwa Mitandao Yetu ya Kijamii kwa Chapisho la Haraka
Kwa asili yake, kusukuma kwa laser ni mchakato wa kutia nguvu kati kufikia hali ambayo inaweza kutoa mwanga wa laser. Hii kwa kawaida hufanywa kwa kuingiza mwanga au mkondo wa umeme kwenye sehemu ya kati, kusisimua atomi zake na kusababisha utoaji wa mwanga dhabiti. Mchakato huu wa kimsingi umebadilika sana tangu ujio wa leza za kwanza katikati ya karne ya 20.
Ingawa mara nyingi huigwa na milinganyo ya viwango, kusukumia kwa laser kimsingi ni mchakato wa kimawazo wa quantum. Inahusisha mwingiliano tata kati ya fotoni na muundo wa atomiki au wa molekuli ya njia ya kupata faida. Miundo ya hali ya juu huzingatia matukio kama msisimko wa Rabi, ambao hutoa uelewa wa kina zaidi wa mwingiliano huu.
Kusukuma kwa laser ni mchakato ambapo nishati, kwa kawaida katika mfumo wa mwanga au mkondo wa umeme, hutolewa kwa njia ya leza ili kuinua atomi au molekuli zake hadi hali ya juu ya nishati. Uhamisho huu wa nishati ni muhimu ili kufikia mabadiliko ya idadi ya watu, hali ambayo chembe nyingi husisimka kuliko katika hali ya chini ya nishati, na kuwezesha kati kuongeza mwanga kupitia utoaji unaochangamshwa. Mchakato huo unahusisha mwingiliano tata wa quantum, mara nyingi huigwa kupitia milinganyo ya viwango au mifumo ya hali ya juu zaidi ya kimitambo. Vipengele muhimu ni pamoja na uchaguzi wa chanzo cha pampu (kama vile diodi za leza au taa za kutokeza), jiometri ya pampu (kusukuma kando au mwisho), na uboreshaji wa sifa za mwanga wa pampu (wigo, ukubwa, ubora wa boriti, polarization) ili kuendana na mahitaji maalum ya kupata kati. Usukumaji wa laser ni muhimu katika aina mbalimbali za leza, ikijumuisha leza za hali dhabiti, semicondukta, na leza za gesi, na ni muhimu kwa ajili ya uendeshaji bora na madhubuti wa leza.
Aina ya Lasers Optically Pumped
1. Lasers ya Jimbo-Mango yenye Vihami Vihami
· Muhtasari:Leza hizi hutumia kifaa cha kuhami cha umeme na hutegemea pampu ya macho ili kuwezesha ayoni zinazofanya kazi kwa leza. Mfano wa kawaida ni neodymium katika LAG lasers.
·Utafiti wa Hivi Karibuni:Utafiti wa A. Antipov et al. inajadili leza ya hali dhabiti iliyo karibu na IR kwa ajili ya kusukuma macho ya kubadilishana kwa mzunguko. Utafiti huu unaangazia maendeleo katika teknolojia ya leza ya hali dhabiti, haswa katika wigo wa karibu wa infrared, ambayo ni muhimu kwa matumizi kama vile picha za matibabu na mawasiliano ya simu.
Kusoma Zaidi:Laser ya Jimbo-Mango iliyo karibu na IR ya Kusukuma Macho ya Spin-Exchange
2. Semiconductor Lasers
·Maelezo ya Jumla: Lazasa za semicondukta zinazosukumwa kwa kawaida zinaweza kunufaika kutokana na kusukuma macho, hasa katika programu zinazohitaji mwangaza wa juu, kama vile Laser za Wima za Uso wa Mishimo ya Mashimo (VECSEL).
·Maendeleo ya Hivi Majuzi: Kazi ya U. Keller kwenye masega ya masafa ya macho kutoka kwa leza za hali dhabiti na za semicondukta za haraka zaidi hutoa maarifa juu ya utengenezaji wa masega thabiti ya masafa kutoka kwa leza za hali dhabiti za diode na semiconductor. Uendelezaji huu ni muhimu kwa programu katika metrolojia ya masafa ya macho.
Kusoma Zaidi:Masafa ya macho husena kutoka kwa leza za hali dhabiti zenye kasi zaidi na semiconductor
3. Laser za gesi
·Kusukuma kwa Macho katika Laza za Gesi: Aina fulani za leza za gesi, kama vile leza za mvuke za alkali, hutumia pampu ya macho. Laser hizi mara nyingi hutumiwa katika programu zinazohitaji vyanzo madhubuti vya mwanga vilivyo na sifa maalum.
Vyanzo vya Kusukuma Macho
Taa za kutokwa: Kawaida katika lasers za kusukuma taa, taa za kutokwa hutumiwa kwa nguvu zao za juu na wigo mpana. YA Mandryko et al. ilitengeneza kielelezo cha nguvu cha kizazi cha kutokwa kwa arc ya msukumo katika taa za xenon za kusukuma macho za vyombo vya habari vya leza za hali dhabiti. Mtindo huu husaidia kuboresha utendakazi wa taa za kusukumia za msukumo, muhimu kwa uendeshaji bora wa laser.
Diode za laser:Zinatumika katika leza zinazosukumwa na diode, diodi za leza hutoa faida kama vile ufanisi wa juu, saizi iliyosonga, na uwezo wa kusawazisha vyema.
Kusoma zaidi:laser diode ni nini?
Taa za Flash: Taa za kumweka ni vyanzo vikali, vya wigo mpana ambavyo hutumiwa kwa kawaida kusukuma leza za hali dhabiti, kama vile leza za rubi au Nd:YAG. Wanatoa mwanga wa juu-nguvu ambao husisimua kati ya laser.
Taa za Arc: Sawa na taa zinazowaka lakini zimeundwa kwa ajili ya operesheni inayoendelea, taa za arc hutoa chanzo thabiti cha mwanga mkali. Zinatumika katika programu ambapo operesheni ya laser ya wimbi inayoendelea (CW) inahitajika.
LEDs (Diodi za Kutoa Mwangaza): Ingawa si ya kawaida kama diodi za leza, LED zinaweza kutumika kwa kusukuma macho katika programu fulani za nishati ya chini. Wana faida kwa sababu ya maisha yao marefu, gharama ya chini, na upatikanaji katika urefu tofauti wa mawimbi.
Mwanga wa jua: Katika baadhi ya mipangilio ya majaribio, mwanga wa jua uliokolea umetumika kama chanzo cha pampu kwa leza zinazosukumwa na jua. Njia hii hutumia nishati ya jua, na kuifanya kuwa chanzo mbadala na cha gharama nafuu, ingawa haiwezi kudhibitiwa na ina makali kidogo ikilinganishwa na vyanzo vya taa bandia.
Fiber-Coupled Laser Diodes: Hizi ni diodi za leza zilizounganishwa na nyuzi za macho, ambazo hutoa mwanga wa pampu kwa ufanisi zaidi kwa kati ya laser. Njia hii ni muhimu sana katika lasers za nyuzi na katika hali ambapo utoaji sahihi wa mwanga wa pampu ni muhimu.
Lasers nyingine: Wakati mwingine, laser moja hutumiwa kusukuma nyingine. Kwa mfano, leza ya Nd: YAG iliyoongezwa maradufu inaweza kutumika kusukuma leza ya rangi. Njia hii hutumiwa mara nyingi wakati urefu wa mawimbi maalum unahitajika kwa mchakato wa kusukumia ambao haupatikani kwa urahisi na vyanzo vya kawaida vya mwanga.
Laser ya hali dhabiti ya diode-pumped
Chanzo cha Nishati ya Awali: Mchakato huanza na laser ya diode, ambayo hutumika kama chanzo cha pampu. Laser za diode huchaguliwa kwa ufanisi wao, saizi ya kompakt, na uwezo wa kutoa mwanga kwa urefu maalum wa mawimbi.
Nuru ya pampu:Laser ya diode hutoa mwanga unaofyonzwa na hali dhabiti ya kupata wastani. Urefu wa urefu wa leza ya diode umeundwa ili kuendana na sifa za ufyonzaji wa kati ya faida.
Jimbo-MangoPata Kati
Nyenzo:Kipengele cha faida katika leza za DPSS kwa kawaida ni nyenzo ya hali dhabiti kama vile Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), au Yb:YAG (Yttrium-doped Yttrium Aluminium Garnet).
Doping:Nyenzo hizi zimeunganishwa na ayoni za nadra za ardhini (kama Nd au Yb), ambazo ni ioni za laser zinazofanya kazi.
Unyonyaji na Msisimko wa Nishati:Wakati mwanga wa pampu kutoka kwa laser ya diode inapoingia kati ya faida, ioni za nadra-ardhi huchukua nishati hii na kupata msisimko kwa hali ya juu ya nishati.
Ubadilishaji wa Idadi ya Watu
Kufikia Ugeuzi wa Idadi ya Watu:Ufunguo wa hatua ya laser ni kufikia ubadilishaji wa idadi ya watu katika njia ya faida. Hii ina maana kwamba ioni zaidi ziko katika hali ya msisimko kuliko katika hali ya chini.
Uzalishaji Uliochochewa:Mara tu ubadilishaji wa idadi ya watu unapopatikana, kuanzishwa kwa fotoni inayolingana na tofauti ya nishati kati ya hali ya msisimko na ya ardhini kunaweza kuchochea ayoni zenye msisimko kurejea hali ya chini, na kutoa fotoni katika mchakato.
Resonator ya Macho
Vioo: Njia ya kupata huwekwa ndani ya resonator ya macho, ambayo kawaida hutengenezwa na vioo viwili kila mwisho wa kati.
Maoni na Ukuzaji: Moja ya vioo inaakisi sana, na nyingine inaakisi kwa kiasi. Fotoni huruka huku na huko kati ya vioo hivi, zikichochea utoaji zaidi na kukuza mwanga.
Utoaji wa Laser
Mwangaza Ulioshikamana: Fotoni zinazotolewa zinashikamana, kumaanisha kuwa ziko katika awamu na zina urefu sawa wa mawimbi.
Pato: Kioo cha kuakisi kidogo huruhusu baadhi ya mwanga huu kupita, na kutengeneza miale ya leza inayotoka kwenye leza ya DPSS.
Jiometri ya Kusukuma: Upande dhidi ya Mwisho wa Kusukuma
| Njia ya Kusukuma | Maelezo | Maombi | Faida | Changamoto |
|---|---|---|---|---|
| Kusukuma kwa upande | Nuru ya pampu ilianzisha perpendicular kwa kati ya laser | Fimbo au lasers ya nyuzi | Usambazaji sawa wa mwanga wa pampu, unaofaa kwa matumizi ya nguvu ya juu | Usambazaji wa faida isiyo ya sare, ubora wa chini wa boriti |
| Mwisho wa Kusukuma | Nuru ya pampu inayoelekezwa kwenye mhimili sawa na boriti ya laser | Leza za hali imara kama vile Nd:YAG | Usambazaji wa faida sare, ubora wa juu wa boriti | Mpangilio changamano, upunguzaji wa joto usiofaa katika leza zenye nguvu nyingi |
Mahitaji ya Mwanga wa Bomba Ufanisi
| Sharti | Umuhimu | Athari/Mizani | Vidokezo vya Ziada |
|---|---|---|---|
| Kufaa kwa Spectrum | Urefu wa mawimbi lazima ulingane na wigo wa kunyonya wa kati ya leza | Inahakikisha ufyonzwaji mzuri na ugeuzaji bora wa idadi ya watu | - |
| Uzito | Lazima iwe juu ya kutosha kwa kiwango cha msisimko unaotaka | Nguvu za juu sana zinaweza kusababisha uharibifu wa joto; ikiwa chini sana haitaleta mabadiliko ya idadi ya watu | - |
| Ubora wa Boriti | Hasa muhimu katika leza za kusukuma mwisho | Inahakikisha kuunganishwa kwa ufanisi na inachangia ubora wa boriti ya laser iliyotolewa | Ubora wa juu wa boriti ni muhimu kwa mwingiliano sahihi wa mwanga wa pampu na kiasi cha modi ya leza |
| Polarization | Inahitajika kwa vyombo vya habari vilivyo na sifa za anisotropiki | Huongeza ufanisi wa kunyonya na inaweza kuathiri ugawanyaji wa mwanga wa leza | Hali maalum ya ubaguzi inaweza kuhitajika |
| Kelele ya Nguvu | Viwango vya chini vya kelele ni muhimu | Kushuka kwa kiwango cha mwanga wa pampu kunaweza kuathiri ubora wa pato la laser na uthabiti | Muhimu kwa programu zinazohitaji uthabiti wa hali ya juu na usahihi |
Muda wa kutuma: Dec-01-2023