لازېر ئەۋلادلىرىنىڭ پرىنسىپى

لازېر پرىنسىپىنى نېمىشقا بىلىشىمىز كېرەك؟

كۆپ ئۇچرايدىغان يېرىم ئۆتكۈزگۈچ لازېر ، تالا ، دىسكا ۋەYAG لازېرتاللاش جەريانىدا تېخىمۇ ياخشى چۈشىنىشكە ۋە تېخىمۇ كۆپ مۇلاھىزىلەرگە قاتنىشىشقا ياردەم بېرەلەيدۇ.

ماقالىدە ئاساسلىقى ئاممىباب ئىلىم-پەن ئاساس قىلىنغان: لازېر ھاسىل قىلىش پرىنسىپى ، لازېرنىڭ ئاساسلىق قۇرۇلمىسى ۋە بىر قانچە كۆپ ئۇچرايدىغان لازېرلىق قىسقىچە تونۇشتۇرۇش.

بىرىنچىدىن ، لازېر ھاسىل قىلىش پرىنسىپى

لازېر نۇر بىلەن ماددىنىڭ ئۆز-ئارا تەسىر قىلىشى ئارقىلىق ھاسىل بولىدۇ ، بۇ غىدىقلانغان رادىئاتسىيە كۈچەيتىش دەپ ئاتىلىدۇ. غىدىقلانغان رادىئاتسىيەنىڭ كۈچەيتىلىشىنى چۈشىنىش ئېينىشتىيىننىڭ ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىش ، سۈمۈرۈلۈش ۋە غىدىقلانغان رادىئاتسىيە ئۇقۇمىنى ، شۇنداقلا بىر قىسىم زۆرۈر نەزەرىيەۋى ئاساسلارنى چۈشىنىشنى تەلەپ قىلىدۇ.

نەزەرىيىۋى ئاساس 1: بور مودېل

Bohr مودېلى ئاساسلىقى ئاتومنىڭ ئىچكى قۇرۇلمىسىنى تەمىنلەيدۇ ، لازېرنىڭ قانداق پەيدا بولىدىغانلىقىنى چۈشىنىش ئاسان. ئاتوم يادرونىڭ سىرتىدىكى يادرو ۋە ئېلېكتروندىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، ئېلېكتروننىڭ ئوربېتىسى ئىختىيارى ئەمەس. ئېلېكترونلارنىڭ پەقەت مەلۇم ئوربېتىسى بار ، بۇنىڭ ئىچىدە ئىچكى ئوربىتا يەر شەكلى دەپ ئاتىلىدۇ. ئەگەر ئېلېكترون يەر يۈزىدە بولسا ، ئۇنىڭ ئېنېرگىيىسى ئەڭ تۆۋەن بولىدۇ. ئەگەر ئېلېكترون ئوربىتىدىن سەكرىسە ، ئۇ تۇنجى ھاياجانلانغان ھالەت دەپ ئاتىلىدۇ ، تۇنجى ھاياجانلانغان دۆلەتنىڭ ئېنېرگىيىسى يەر يۈزىنىڭكىدىن يۇقىرى بولىدۇ. يەنە بىر ئوربىتا ئىككىنچى ھاياجانلانغان ھالەت دەپ ئاتىلىدۇ.

لازېرنىڭ پەيدا بولۇشىدىكى سەۋەب ئېلېكترونلارنىڭ بۇ مودېلدىكى ئوخشىمىغان ئوربىتىدا ھەرىكەت قىلىشىدا. ئەگەر ئېلېكترون ئېنېرگىيەنى سۈمۈرسە ، ئۇلار يەر يۈزىدىن ھاياجانلانغان ھالەتكە قاراپ ماڭالايدۇ. ئەگەر ئېلېكترون ھاياجانلانغان ھالەتتىن يەر يۈزىگە قايتىپ كەلسە ، ئۇ دائىم لازېر شەكلىدە قويۇپ بېرىلىدىغان ئېنېرگىيە قويۇپ بېرىدۇ.

2-نەزەرىيەۋى ئاساس: ئېينىشتىيىننىڭ غىدىقلانغان رادىئاتسىيە نەزەرىيىسى

1917-يىلى ئېينىشتىيىن غىدىقلانغان رادىئاتسىيە نەزەرىيىسىنى ئوتتۇرىغا قويدى ، بۇ لازېر ۋە لازېر ئىشلەپچىقىرىشنىڭ نەزەرىيىۋى ئاساسى: ماددىنىڭ سۈمۈرۈلۈشى ياكى قويۇپ بېرىلىشى ماھىيەتتە رادىئاتسىيە مەيدانى بىلەن ماددىنى تەشكىل قىلىدىغان زەررىچىلەرنىڭ ئۆز-ئارا تەسىر قىلىشىنىڭ نەتىجىسى. ماھىيەت بولسا زەررىچىلەرنىڭ ئوخشىمىغان ئېنېرگىيە سەۋىيىسى ئارىسىدىكى يۆتكىلىشى. نۇر بىلەن ماددىنىڭ ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىشىدە ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىش ، بۇلغىما قويۇپ بېرىش ۋە سۈمۈرۈلۈشنى غىدىقلاشتىن ئىبارەت ئۈچ خىل جەريان بار. كۆپ مىقداردىكى زەررىچىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالغان سىستېمىغا نىسبەتەن ، بۇ ئۈچ جەريان ھەمىشە تەڭ مەۋجۇت بولۇپ ، زىچ مۇناسىۋەتلىك.

ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىش:

رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك: يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك E2 دىكى ئېلېكترون ئۆزلۈكىدىن تۆۋەن ئېنېرگىيىلىك E1 غا ئۆزگىرىدۇ ۋە hv ئېنېرگىيىسى بىلەن فوتون قويۇپ بېرىدۇ ، hv = E2-E1; بۇ ئۆزلۈكىدىن ۋە مۇناسىۋەتسىز ئۆتكۈنچى جەريان ئۆزلۈكىدىن ئۆتۈش دەپ ئاتىلىدۇ ، ئۆزلۈكىدىن ئۆتۈش ئارقىلىق تارقىتىلغان نۇر دولقۇنى ئۆزلۈكىدىن رادىئاتسىيە دەپ ئاتىلىدۇ.

ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىشنىڭ ئالاھىدىلىكى: ھەر بىر فوتون مۇستەقىل ، ئوخشىمىغان يۆنىلىش ۋە باسقۇچلار بار ، يۈز بېرىش ۋاقتىمۇ ئىختىيارى. ئۇ ماسلاشمىغان ۋە قالايمىقان نۇرغا تەۋە ، بۇ لازېر تەلەپ قىلغان نۇر ئەمەس. شۇڭلاشقا ، لازېر ھاسىل قىلىش جەريانى بۇ خىل سەرگەردان نۇرنى ئازايتىشى كېرەك. بۇمۇ ھەر خىل لازېرلارنىڭ دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنىڭ يورۇق بولۇشىدىكى سەۋەبلەرنىڭ بىرى. ئەگەر ياخشى كونترول قىلىنسا ، لازېردىكى ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىش نىسبىتىگە سەل قاراشقا بولىدۇ. لازېر قانچە ساپ ، مەسىلەن 1060 nm ، ھەممىسى 1060 nm ، بۇ خىل لازېرنىڭ سۈمۈرۈلۈش نىسبىتى بىر قەدەر تۇراقلىق.

غىدىقلانغان سۈمۈرۈلۈش:

تۆۋەن ئېنېرگىيە سەۋىيىسىدىكى ئېلېكترونلار (تۆۋەن ئوربىتا) ، فوتون سۈمۈرگەندىن كېيىن ، تېخىمۇ يۇقىرى ئېنېرگىيە سەۋىيىسىگە (يۇقىرى ئوربىتا) غا ئۆتىدۇ ، بۇ جەريان غىدىقلانغان سۈمۈرۈلۈش دەپ ئاتىلىدۇ. غىدىقلانغان سۈمۈرۈلۈش ئىنتايىن مۇھىم ، مۇھىم پومپا جەريانىنىڭ بىرى. لازېرنىڭ پومپىسى مەنبەسى فوتون ئېنېرگىيىسى بىلەن تەمىنلەپ ، پايدا ئېلىشتىكى زەررىچىلەرنىڭ ئۆتكۈنچى باسقۇچقا ئۆتۈشىنى ۋە تېخىمۇ يۇقىرى ئېنېرگىيە سەۋىيىسىدىكى غىدىقلانغان رادىئاتسىيەنى ساقلاپ ، لازېر قويۇپ بېرىدۇ.

غىدىقلانغان رادىئاتسىيە:

تاشقى ئېنېرگىيىنىڭ نۇرى (hv = E2-E1) بىلەن نۇرلانغاندا ، يۇقىرى ئېنېرگىيە سەۋىيىسىدىكى ئېلېكترون تاشقى فوتون تەرىپىدىن ھاياجانلىنىپ تۆۋەن ئېنېرگىيە سەۋىيىسىگە سەكرەيدۇ (يۇقىرى ئوربىتا تۆۋەن ئوربىتىغا تۇتىشىدۇ). شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ، ئۇ سىرتقى فوتون بىلەن پۈتۈنلەي ئوخشاش بولغان فوتون قويۇپ بېرىدۇ. بۇ جەريان ئەسلىدىكى ھاياجانلىنىش نۇرىنى سۈمۈرمەيدۇ ، شۇڭا ئوخشاش ئىككى خىل فوتون بولىدۇ ، بۇنى ئېلېكتروننىڭ ئىلگىرى سۈمۈرۈلگەن فوتوننى تۈكۈرۈۋەتكەنلىكىنى چۈشىنىشكە بولىدۇ ، بۇ يورۇتۇش جەريانى غىدىقلانغان رادىئاتسىيە دەپ ئاتىلىدۇ ، بۇ غىدىقلانغان سۈمۈرۈلۈشنىڭ تەتۈر جەريانى.

نەزەرىيە ئېنىق بولغاندىن كېيىن ، يۇقىرىدىكى رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك لازېر ياساش تولىمۇ ئاددىي: ماددى مۇقىملىقنىڭ نورمال شارائىتىدا ، ئېلېكترونلارنىڭ مۇتلەق كۆپ قىسمى يەر يۈزىدە ، ئېلېكترونلار يەر يۈزىدە ، لازېرغا باغلىق. غىدىقلانغان رادىئاتسىيە. شۇڭلاشقا ، لازېرنىڭ قۇرۇلمىسى غىدىقلانغان سۈمۈرۈلۈشنىڭ ئاۋۋال يۈز بېرىشىگە يول قويۇپ ، ئېلېكتروننى يۇقىرى ئېنېرگىيە سەۋىيىسىگە يەتكۈزىدۇ ، ئاندىن ھاياجانلىنىش بىلەن تەمىنلەپ ، نۇرغۇنلىغان يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك ئېلېكترونلارنىڭ غىدىقلانغان رادىئاتسىيەنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، فوتون قويۇپ بېرىدۇ ، بۇنىڭدىن ، لازېر ھاسىل قىلغىلى بولىدۇ. كېيىنكى قەدەمدە ، لازېر قۇرۇلمىسىنى تونۇشتۇرىمىز.

لازېر قۇرۇلمىسى:

لازېر قۇرۇلمىسىنى ئىلگىرى تىلغا ئېلىنغان لازېر ھاسىل قىلىش شارائىتى بىلەن ماسلاشتۇرۇڭ:

يۈز بېرىش ئەھۋالى ۋە مۇناسىپ قۇرۇلما:

1. ، ئاندىن غىدىقلانغان رادىئاتسىيە ئارقىلىق بىر نەپەستە فوتون قويۇپ بېرىدۇ)

2. سىرتقى ھاياجانلىنىش مەنبەسى (پومپا مەنبەسى) بار بولۇپ ، ئېلېكتروننى تۆۋەن قاتلامدىن يۇقىرى سەۋىيىگە يەتكۈزەلەيدۇ ، لازېرنىڭ يۇقىرى ۋە تۆۋەن قاتلىمىدا زەررىچە ساننىڭ ئايلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ (يەنى يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك زەررىچىلەر كۆپ بولغاندا) تۆۋەن ئېنېرگىيىلىك زەررىچىلەر) ، مەسىلەن YAG لازېردىكى كېسېن چىرىغى ؛

3. لازېرلىق تەۋرىنىشنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدىغان ، لازېرلىق خىزمەت ماتېرىيالىنىڭ خىزمەت ۋاقتىنى ئۇزارتالايدىغان ، نۇر دولقۇنى ھالىتىنى تەكشۈرەلەيدىغان ، نۇر دەستىسىنىڭ تارقىلىش يۆنىلىشىنى كونترول قىلىدىغان ، غىدىقلانغان رادىئاتسىيە چاستوتىنى تاللاپ كۈچەيتىپ ، يەككە ئايلىنىشچانلىقىنى ياخشىلايدىغان رېزونانس بوشلۇقى بار. لازېر مەلۇم ئېنېرگىيىدە چىقىرىلىدۇ).

مۇناسىپ قۇرۇلما يۇقارقى رەسىمدە كۆرسىتىلدى ، بۇ YAG لازېرنىڭ ئاددىي قۇرۇلمىسى. باشقا قۇرۇلمىلار تېخىمۇ مۇرەككەپ بولۇشى مۇمكىن ، ئەمما يادروسى مۇشۇ. رەسىمدە لازېر ھاسىل قىلىش جەريانى كۆرسىتىلدى:

لازېر تۈرگە ئايرىش: ئادەتتە ئوتتۇرا ياكى لازېر ئېنېرگىيىسى شەكلى ئارقىلىق تۈرگە ئايرىلىدۇ

ئوتتۇراھال تۈرگە ئايرىش:

كاربون تۆت ئوكسىد لازېر: كاربون تۆت ئوكسىد لازېرنىڭ پايدا ئېلىش ۋاستىسى گېلىي ۋەCO2 لازېر ،لازېر دولقۇنىنىڭ ئۇزۇنلۇقى 10.6um بولۇپ ، بازارغا سېلىنغان ئەڭ بالدۇر لازېر مەھسۇلاتلىرىنىڭ بىرى. دەسلەپكى لازېرلىق كەپشەرلەش ئاساسلىقى كاربون تۆت ئوكسىد لازېرنى ئاساس قىلغان بولۇپ ، ئۇ ھازىر مېتال بولمىغان ماتېرىياللارنى (رەخت ، سۇلياۋ ، ياغاچ قاتارلىقلار) كەپشەرلەش ۋە كېسىشكە ئىشلىتىلىدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، ئۇ تاش مەتبەئە ماشىنىلىرىغىمۇ ئىشلىتىلىدۇ. كاربون تۆت ئوكسىد لازېرنى ئوپتىك تالا ئارقىلىق يەتكۈزگىلى بولمايدۇ ھەمدە بوشلۇقتىكى ئوپتىكىلىق يوللارنى بېسىپ ئۆتىدۇ ، ئەڭ بالدۇر تۇڭكۇئاي بىر قەدەر ياخشى ئىشلەنگەن ، نۇرغۇن كېسىش ئۈسكۈنىلىرى ئىشلىتىلگەن.

YAG (yttrium ئاليۇمىن گارنىت) لازېر: نېئودىمىي (Nd) ياكى yttrium (Yb) مېتال ئىئونلىرى بىلەن كۆپەيتىلگەن YAG كىرىستاللىرى لازېرغا ئېرىشىش ۋاستىسى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ ، قويۇپ بېرىش دولقۇنىنىڭ ئۇزۇنلۇقى 1.06um. YAG لازېر تېخىمۇ يۇقىرى تومۇر ھاسىل قىلالايدۇ ، ئەمما ئوتتۇرىچە قۇۋۋىتى تۆۋەن ، چوققا قۇۋۋىتى ئوتتۇرىچە قۇۋۋەتنىڭ 15 ھەسسىسىگە يېتىدۇ. ئەگەر ئۇ ئاساسلىقى تومۇر لازېر بولسا ، ئۇدا چىقىرىشنى ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولمايدۇ. ئەمما ئۇ ئوپتىك تالا ئارقىلىق تارقىلىدۇ ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ، مېتال ماتېرىياللارنىڭ سۈمۈرۈلۈش نىسبىتى ئاشىدۇ ، ئۇ يۇقىرى نۇر قايتۇرۇش ماتېرىياللىرىدا قوللىنىلىشقا باشلىدى ، ئالدى بىلەن 3C ساھەسىدە قوللىنىلدى.

تالالىق لازېر: بازاردىكى نۆۋەتتىكى ئاساسىي ئېقىندا ytterbium كۆپەيتىلگەن تالا پايدىلىنىش ۋاستىسى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ ، دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 1060nm. ئۇ ئوتتۇرا شەكىلگە ئاساسەن تالا ۋە دىسكا لازېرلىرىغا ئايرىلىدۇ. ئوپتىك تالا IPG غا ، دىسكا توڭكۇئايغا ۋەكىللىك قىلىدۇ.

يېرىم ئۆتكۈزگۈچ لازېر: پايدا ئېلىش يېرىم ئۆتكۈزگۈچ PN ئۇلىنىشى ، يېرىم ئۆتكۈزگۈچ لازېرنىڭ دولقۇن ئۇزۇنلۇقى ئاساسلىقى 976nm. ھازىر يېرىم ئۆتكۈزگۈچ يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇرلۇق لازېر ئاساسلىقى ئوراشقا ئىشلىتىلىدۇ ، يورۇقلۇق نۇقتىلىرى 600um دىن يۇقىرى. لازېرلىن يېرىم ئۆتكۈزگۈچ لازېرنىڭ ۋەكىللىك كارخانىسى.

ئېنېرگىيە ھەرىكىتى شەكلىگە ئايرىلىدۇ: تومۇر لازېر (PULSE) ، ئۈزلۈكسىز لازېر (QCW) ، ئۇدا لازېر (CW)

تومۇر لازېر: نانو سېكۇنت ، پىكوسېكوند ، فېكتوسېكوند ، بۇ يۇقىرى چاستوتىلىق تومۇر لازېر (ns ، تومۇر كەڭلىكى) ھەمىشە يۇقىرى چوققا ئېنېرگىيىسى ، يۇقىرى چاستوتىلىق (MHZ) پىششىقلاپ ئىشلەشنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ ، نېپىز مىس ۋە ئاليۇمىن ئوخشىمايدىغان ماتېرىياللارنى پىششىقلاپ ئىشلەشكە ئىشلىتىلىدۇ ، شۇنداقلا كۆپىنچە تازىلاشقا ئىشلىتىلىدۇ. . يۇقىرى چوققا ئېنېرگىيىسىنى ئىشلىتىش ئارقىلىق ، ئاساسىي ماتېرىيالنى تېزلىكتە ئېرىتەلەيدۇ ، ھەرىكەت ۋاقتى تۆۋەن ۋە كىچىك ئىسسىقلىقنىڭ تەسىرىگە ئۇچرايدۇ. ئۇنىڭ دەرىجىدىن تاشقىرى نېپىز ماتېرىياللارنى بىر تەرەپ قىلىش ئەۋزەللىكى بار (0.5 مىللىمېتىردىن تۆۋەن)

Quasi ئۇدا لازېر (QCW): تەكرارلىنىش نىسبىتى ۋە تۆۋەن ۋەزىپە دەۋرىيلىكى (% 50 تىن تۆۋەن) سەۋەبىدىن ، تومۇرنىڭ كەڭلىكىQCW لازېر50 us-50 ms غا يېتىدۇ ، كىلوۋاتلىق ئۇدا تالالىق لازېر بىلەن Q ئالماشتۇرۇلغان تومۇر لازېر ئوتتۇرىسىدىكى بوشلۇقنى تولدۇرىدۇ. ئۈزلۈكسىز ئۈزلۈكسىز تالا لازېرنىڭ چوققا كۈچى ئۇدا مەشغۇلات قىلغاندا ئوتتۇرىچە توكنىڭ 10 ھەسسىسىگە يېتىدۇ. QCW لازېرنىڭ ئادەتتە ئىككى خىل شەكلى بار ، بىرى تۆۋەن قۇۋۋەتتە ئۇدا كەپشەرلەش ، يەنە بىرى تومۇر سوقۇلغان لازېرلىق كەپشەرلەشنىڭ ئوتتۇرىچە قۇۋۋىتى 10 ھەسسە يۇقىرى بولۇپ ، قېلىن ماتېرىياللار ۋە تېخىمۇ كۆپ ئىسسىقلىق كەپشەرلەشنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ئىسسىقلىق ئىچىدىكى ئىسسىقلىقنى كونترول قىلىدۇ. ئىنتايىن كىچىك دائىرە

ئۈزلۈكسىز لازېر (CW): بۇ ئەڭ كۆپ قوللىنىلىدۇ ، بازاردا كۆرۈلىدىغان لازېرلارنىڭ كۆپىنچىسى كەپشەرلەش پىششىقلاپ ئىشلەش ئۈچۈن ئۇدا لازېر چىقىرىدىغان CW لازېر. تالا لازېرلىرى ئوخشىمىغان يادرولۇق دىئامېتىرى ۋە نۇر دەستىسى ئالاھىدىلىكىگە ئاساسەن يەككە ھالەتتىكى ۋە كۆپ خىل ھالەتتىكى لازېرغا ئايرىلىدۇ ، ئوخشىمىغان قوللىنىشچان سىنارىيەگە ماسلاشتۇرغىلى بولىدۇ.