Misoratra anarana amin'ny tambajotra sosialy anay hahazoana lahatsoratra haingana
Ny laser, izay vato fehizoron'ny teknolojia maoderina, dia mahavariana sady sarotra. Ao am-pony dia misy ny fifangaroan'ny singa miasa miaraka mba hamokarana hazavana mirindra sy mihamafy. Ity bilaogy ity dia mikaroka ny fahasarotan'ireo singa ireo, tohanan'ny fitsipika sy fampitoviana ara-tsiansa, mba hanomezana fahatakarana lalindalina kokoa momba ny teknolojia laser.
Fahatakarana lalindalina kokoa momba ireo singa ao amin'ny rafitra laser: fomba fijery ara-teknika ho an'ny matihanina
| singa fototra | asa | OHATRA |
| Mahazo antonony | Ny "gain medium" dia ilay fitaovana ao anaty laser ampiasaina hampitomboana ny hazavana. Manamora ny fampitomboana ny hazavana amin'ny alalan'ny "population inversion" sy ny "stimulated emission" izy io. Ny fisafidianana ny "gain medium" no mamaritra ny toetran'ny taratra ampiasain'ny laser. | Lasera Solid-Stateohatra, Nd:YAG (Garnet Alimonium Yttrium nofonosina Neodymium), ampiasaina amin'ny fampiharana ara-pitsaboana sy indostrialy.Lasera entona: ohatra, laser CO2, ampiasaina amin'ny fanapahana sy ny fanaovana welding.Lasera Semiconductor:ohatra, diode laser, ampiasaina amin'ny fifandraisana amin'ny fibre optique sy ny laser pointers. |
| Loharano paompy | Ny loharanon'ny paompy dia manome angovo ho an'ny fitaovana fampitomboana mba hahatratrarana ny famadihana ny mponina (loharanon-kery ho an'ny famadihana ny mponina), ka ahafahana miasa amin'ny laser. | Paompy Optika: Fampiasana loharanon-kazavana mahery vaika toy ny jiro mirehitra mba handefasana laser solid-state.Paompy elektrika: Fampientanentanana ny entona ao amin'ny laser entona amin'ny alalan'ny herinaratra.Paompy Semiconductor: Fampiasana diode laser mba hanosika ny fitaovana laser solid-state. |
| Lavaka Optika | Ny lavaka optika, izay misy fitaratra roa, dia mamerina ny hazavana mba hampitomboana ny halavan'ny lalan'ny hazavana ao amin'ny fitaovana ahazoana hazavana, ka mampitombo ny fanamafisana ny hazavana. Izy io dia manome fomba fiasa feedback ho an'ny fanamafisana laser, mifantina ny toetran'ny hazavana ara-spektraly sy ara-habaka. | Lavaka fisaka- fisakaAmpiasaina amin'ny fikarohana ao amin'ny laboratoara, rafitra tsotra.Lavaka fisaka-concave: Fahita amin'ny laser indostrialy, manome taratra avo lenta. Fivoahana PeratraAmpiasaina amin'ny endrika manokana amin'ny laser peratra, toy ny laser entona peratra. |
Ny Gain Medium: Fifandraisan'ny Mekanika Koantoma sy ny Injeniera Optika
Dinamika Quantum ao amin'ny Gain Medium
Ny "gain medium" no toerana isehoan'ny dingana fototra amin'ny fanamafisana ny hazavana, tranga iray miorim-paka lalina amin'ny mekanika kuantum. Ny fifandraisana misy eo amin'ny toetry ny angovo sy ny poti-javatra ao anatin'ny "mechanics" dia fehezin'ny fitsipiky ny famoahana angovo voatsindry sy ny fiovan'ny mponina. Ny fifandraisana manan-danja eo amin'ny hamafin'ny hazavana (I), ny hamafin'ny voalohany (I0), ny fizarana tetezamita (σ21), ary ny isan'ny poti-javatra amin'ny ambaratonga angovo roa (N2 sy N1) dia faritana amin'ny alàlan'ny fampitoviana I = I0e^(σ21(N2-N1)L). Ny fahavitan'ny fiovan'ny mponina, izay N2 > N1, dia tena ilaina amin'ny fanamafisana ary vato fehizoron'ny fizikan'ny laser [1].
Rafitra Ambaratonga Telo vs. Rafitra Ambaratonga Efatra
Amin'ny famolavolana laser azo ampiharina, ny rafitra misy ambaratonga telo sy ambaratonga efatra no matetika ampiasaina. Ny rafitra misy ambaratonga telo, na dia tsotra kokoa aza, dia mitaky angovo bebe kokoa mba hahatratrarana ny fiovan'ny mponina satria ny ambaratonga laser ambany no toetra fototra. Ny rafitra misy ambaratonga efatra, etsy ankilany, dia manolotra lalana mahomby kokoa mankany amin'ny fiovan'ny mponina noho ny fihenan'ny angovo tsy misy taratra haingana avy amin'ny ambaratonga angovo ambony kokoa, ka mahatonga azy ireo ho miely patrana kokoa amin'ny fampiharana laser maoderina.2].
Is Vera misy erbiumfitaovana fampitomboana tombony?
Eny, ny fitaratra misy erbium dia karazana fitaovana fampitomboana hery ampiasaina amin'ny rafitra laser. Amin'ity toe-javatra ity, ny "doping" dia manondro ny dingana fampidirana ion erbium (Er³⁺) amin'ny fitaratra. Ny erbium dia singa tsy fahita firy izay, rehefa ampidirina ao anaty fitaratra, dia afaka mampitombo ny hazavana amin'ny alàlan'ny famoahana angovo, dingana fototra amin'ny fiasan'ny laser.
Miavaka manokana ny fitaratra misy erbium noho ny fampiasana azy amin'ny laser fibre sy ny amplifier fibre, indrindra amin'ny indostrian'ny fifandraisan-davitra. Mety tsara amin'ireo fampiharana ireo izy io satria manamafy tsara ny hazavana amin'ny halavan'ny onjam-peo manodidina ny 1550 nm, izay halavan'ny onjam-peo fototra ho an'ny fifandraisana amin'ny fibre optika noho ny fatiantoka ambany amin'ny fibre silica mahazatra.
nyerbiomamandray ny hazavana avy amin'ny paompy (matetika avy amin'nydiôda laser) ary mientanentana amin'ny toetry ny angovo ambony kokoa. Rehefa miverina amin'ny toetry ny angovo ambany kokoa izy ireo, dia mamoaka photons amin'ny halavan'ny onjam-pandrefesana laser, izay mandray anjara amin'ny fizotran'ny laser. Izany dia mahatonga ny fitaratra misy erbium ho fitaovana mahomby sy ampiasaina betsaka amin'ny famolavolana laser sy amplifier isan-karazany.
Bilaogy mifandraika amin'izany: Vaovao - Fitaratra misy Erbium: Siansa sy Fampiharana
Mekanisma Famoahana: Ny Hery Mitarika ao Afovoan'ny Laser
Fomba isan-karazany hahatratrarana ny fiovan'ny mponina
Ny fisafidianana ny fomba famoahana herinaratra dia tena ilaina amin'ny famolavolana laser, izay misy fiantraikany amin'ny zava-drehetra manomboka amin'ny fahombiazana ka hatramin'ny halavan'ny onjam-peo. Ny famoahana herinaratra optika, mampiasa loharanon-jiro ivelany toy ny jiro mirehitra na laser hafa, dia mahazatra amin'ny laser solid-state sy dye. Ny fomba famoahana herinaratra dia matetika ampiasaina amin'ny laser entona, raha ny laser semiconductor kosa matetika mampiasa tsindrona elektrôna. Ny fahombiazan'ireo fomba famoahana herinaratra ireo, indrindra amin'ny laser solid-state misy diode, dia nifantohan'ny fikarohana vao haingana, izay manolotra fahombiazana sy fahatsorana ambony kokoa.3].
Fiheverana ara-teknika amin'ny fahombiazan'ny paompy
Ny fahombiazan'ny fizotran'ny paompy dia lafiny iray tena ilaina amin'ny famolavolana laser, izay misy fiantraikany amin'ny fahombiazana amin'ny ankapobeny sy ny mety ho fampiharana azy. Amin'ny laser solid-state, ny safidy eo amin'ny flashlights sy ny diodes laser ho loharanon'ny paompy dia mety hisy fiantraikany lehibe amin'ny fahombiazan'ny rafitra, ny enta-mavesatra mafana ary ny kalitaon'ny taratra. Ny fivoaran'ny diodes laser mahery vaika sy mahomby dia nanova tanteraka ny rafitra laser DPSS, ka nahafahana namorona endrika kely kokoa sy mahomby kokoa.4].
Ny lavaka optika: Fanorenana ny taratra laser
Famolavolana lavaka: Fifandanjana eo amin'ny Fizika sy ny Injeniera
Ny lavaka optika, na resonatora, dia tsy singa tsy mihetsika fotsiny fa mpandray anjara mavitrika amin'ny famolavolana ny taratra laser. Ny famolavolana ny lavaka, anisan'izany ny fiolahana sy ny fampifanarahana ny fitaratra, dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny famaritana ny fahamarinan-toerana, ny firafitry ny fomba fiasa, ary ny vokatra azo avy amin'ny laser. Ny lavaka dia tsy maintsy natao hampitomboana ny tombony optika sady mampihena ny fatiantoka, fanamby iray izay mampifangaro ny injeniera optika amin'ny optika onja.5.
Fepetra momba ny fihovitrovitra sy ny fisafidianana fomba fiasa
Mba hisian'ny fihozongozonana laser, ny tombony omen'ny fitaovana dia tsy maintsy mihoatra ny fatiantoka ao anatin'ilay lavaka. Io fepetra io, miaraka amin'ny fepetra takiana amin'ny superposition onja mirindra, dia mitaky fa ny fomba longitudinal sasany ihany no tohana. Ny elanelan'ny fomba sy ny firafitry ny fomba ankapobeny dia voataonan'ny halavan'ny lavaka ara-batana sy ny index refractive an'ny fitaovana gain.6].
Famaranana
Ny famolavolana sy ny fiasan'ny rafitra laser dia mahafaoka karazana fizika sy foto-kevitra injeniera maro samihafa. Manomboka amin'ny mekanika kuantum izay mifehy ny fitaovana fampitomboana ka hatramin'ny injeniera sarotra amin'ny lavaka optika, ny singa tsirairay ao amin'ny rafitra laser dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny fiasany amin'ny ankapobeny. Ity lahatsoratra ity dia nanome topimaso momba ny tontolon'ny teknolojia laser sarotra, manolotra hevi-baovao mifanaraka amin'ny fahatakarana mandroso an'ireo mpampianatra sy injeniera optika eo amin'io sehatra io.
References
- 1. Siegman, AE (1986). Lasers. Boky momba ny siansa momba ny oniversite.
- 2. Svelto, O. (2010). Fitsipiky ny Laser. Springer.
- 3. Koechner, W. (2006). Injeniera Laser Solid-State. Springer.
- 4. Piper, JA, & Mildren, RP (2014). Lasera Solid State Voaporitra Diode. Ao amin'ny Boky Torolalana momba ny Teknolojia sy ny Fampiharana Lasera (Vol. III). CRC Press.
- 5. Milonni, PW, & Eberly, JH (2010). Fizikan'ny Laser. Wiley.
- 6. Silfvast, WT (2004). Fototry ny Laser. Cambridge University Press.
Fotoana fandefasana: 27 Novambra 2023