Lazerlərin tətbiqi

Aşağıdakı lazer növləri məlumdur:

Lazerlər necə işləyir?

Lazer kvant mexanikası prinsipləri əsasında qurulmuş bir qurğudur və bütün fotonların bir-biri ilə əlaqəli vəziyyətdə olduğu bir ışını yaradır – adətən eyni tezlik və faza ilə. (Çox işıq mənbələri fasad təsadüfi dəyişir.) Digər effektlər arasında lazerdən gələn işıq tez-tez sıx bağlıdır və ənənəvi lazer şüasına səbəb olan çox fərqlənmir.

Lazer necə işləyir?

Sadə şərtlərlə lazer, elektronları həyəcanlı bir vəziyyətə (optik nasos adlanır) “mənfəət mühitində” stimullaşdırmaq üçün işıq verir. Elektronlar aşağı enerjili büzülməmiş dövlətə çökdükdə, fotonlar yayırlar. Bu fotonlar iki güzgülər arasında keçər, beləliklə, qazancın orta hissəsini heyran edən daha çox foton var, şüanın intensivliyini “gücləndirir”. Güzgülərdən birində dar bir çuxur kiçik bir miqdarda işıq qaçmağa imkan verir (yəni lazer şüasının özü).

Lazeri inkişaf etdirən kimdir?

Bu proses 1917-ci ildə Albert Eynşteynin və bir çoxunun işinə əsaslanır. Fiziklər Charles H. Townes, Nicolay Basov və Aleksandr Prokhorov 1964-cü ildə fizika sahəsində Nobel mükafatını ilk lazer prototiplərinin inkişafı üçün qəbul etdilər. Alfred Kastler 1950-ci ildə fizika sahəsində Nobel mükafatına layiq görüldü. May 16, 1960-cı ildə Theodore Maiman ilk iş lazerini nümayiş etdirdi.

Lazerin digər növləri

Lazerin “işığı” görünən spektrdə olmamağa ehtiyac yoxdur, lakin hər hansı bir elektromaqnit şüası ola bilər. Maser, məsələn, görünən işıq yerinə mikrodalğalı radiasiya yayan lazer növüdür. (Maser, həqiqətən, daha ümumi lazerdən əvvəl inkişaf etmişdi. Bir müddətdir görünən lazer həqiqətən optik maser adlandırılmışdır, amma bu istifadə ümumi istifadədən kənara çıxmışdır). Oxşar üsullar cihazları yaratmaq üçün istifadə edilmişdir “atom lazer”, əlaqəli dövlətlərdə digər növ parçacıqları yayır.

Lase üçün?

Lazer işarəsi “lazer işığı” ya da “lazer işığını tətbiq etmək” deməkdir.

Radiasiya, maser, optik maser kimi stimullaşdırılan emissiya ilə yüngül amplifikasiya kimi tanınır

Lazerlərin tətbiqi

“Lazer” sözü həyatımızda belə möhkəm şəkildə yerləşdirilib ki, bəlkə də dünyanın hər bir yetkinliyi bu qurğuları bilir. Lazerlərin istifadəsi tanış olub demək olar ki, hər gün olur. İnsan fəaliyyətinin bir çox sahələrində istifadə olunur.

Amerikanın tanınmış laboratoriyasında çalışan fiziklər. Lorentz, misli görünməmiş böyük bir şüa çarpdıqlarını iddia etdi. Lazer gücü 500 trilyon vat və ultrabənövşəyi radiasiyanın 1,85 mega joulə . İnkişaf etmiş ışının yalnız 2 mm diametrli bir dəyəri var, amma onun gücü eyni zamanda Amerikada işləyən bütün güc alıcı qurğulardan daha böyükdür. Lazer temperaturu 100 milyon dərəcədir və bu, əsas enerji mənbəyinin mərkəzində – Günəşdən çoxdur.

Lazer nədir? Bu, molekulların və atomların məcburi emissiyalarına əsaslanan elektromaqnit radiasiyasının mənbəyidir. Qeyri-adi qabiliyyəti olan çox yüksək radiasiya istiqaməti ilə xarakterizə olan görünən, infraqırmızı və ultrabənövşəyi aralıkları ehtiva edir.

Lazerlərin istifadəsi müxtəlifdir. Təbiət, biologiya, hərbi sənaye, yer və kommunikasiya, məlumatların saxlanması, kosmik məsafələrin ölçülməsi, proyeksiya televiziyası, yüksək texnologiyalar və s. Kimi insan həyatının belə sahələrində istifadə olunur. Alimlər günümüzdə hər hansı dalğa uzunluğunun monoxromatik işıqlı lazerinə malikdirlər. Bu dar spektr və ya ultra-qısa nəbz olan davamlı radiasiya ola bilər.

Aşağıdakı lazer növləri məlumdur:

Bir dəyişən pulse rejimində, bir ruby lazer işləyir , lakin qazda əsas işləyən maddə təbii qazdır. Onun atomları elektrik axarından bir nəbz alır.

Davamlı hərəkət cihazlarına aid yarımkeçirici lazerlər var. Radiasiyanın enerjisi elektrik cərəyanından alınır. Həm də qaz dinamik lazer var. Onlar çox güclü, eyni adı var, davamlı hərəkətlərlə xarakterizə olunur. Əməliyyat prinsipi südsiz qaz axınlarının soyuması prosesinə əsaslanır.

Məlum lazer növləri işləyən maddəyə görə müxtəlif növlərə bölünür: boyalar, qazlar, metal buxar və ya yarımkeçiricilər.

Orijinal müasir astronomlar lazer istifadə edirlər və inanılmaz nəticə əldə edirlər. Onlar ay-aya dəqiq məsafəni müəyyənləşdirdilər və bu cəsarətli sınaq üçün ruby lazer və künc reflektörlərindən istifadə etdilər. Yer üzündən elm adamları teleskopla diqqət mərkəzində lazer göndərdilər. Aya və arxaya gedən yola sərf olunan müddətə dəqiq məsafə müəyyən edilmişdir.

Tibbdə lazer istifadəsi olduqca genişdir. Onların köməyi ilə insanlara tam həyat yaşamaq imkanı verilir. Məsələn nümunə gözün retinasında aparılmış əməliyyatlar ola bilər, bunun nəticəsində həkimlər eyni lazerdən istifadə edirlər. Bundan əlavə, elektromaqnit radiasiyasının bu qaynağı ciddi sümük yaralanmalarını, eləcə də zədələnmiş əzələ toxumasının birləşdirilməsini tələb edən cərrahi müdaxilələrdə müalicə etmək üçün istifadə olunur.

Lazer cımbız istifadə edən bioloqlar, protein araşdırma sahəsində yeni imkanlar əldə etdi. Lazer mıknatıslaşması, ultra-aşağı temperatur tələb olunan zaman molekulyarların soyudulması kimi geniş istifadə olunur. Termonükleer füzyon, səth müalicəsi, istilik müalicəsi və metalların söndürülməsi, həmçinin, müasir silahların istehsalında lazerlərdən istifadə edildiyi bilinir. Məsələn, 2009-cu ildə Amerikanın bir şirkəti olan Northrop Grumman 100 kW gücündə güclü dövlət elektrik lazer yaradıb. İnkişaf ölkənin müdafiə olunmasında hava və torpaq hədəfləri ilə mübarizə məqsədi daşıyırdı.

Semiconductor Lasers: cihaz növləri, əməliyyat prinsipi, istifadə

Semiconductor lazer təkan emissiya ilə optik amplification sahəsində pulsuz pulsuz daşıyıcılarının yüksək konsentrasiyası kvant enerji səviyyələri arasında keçid yerləşdirilmişdir çıxdığı əsasında yarımkeçirici fəal orta kvant generatorları var.

Semiconductor lazer: Əməliyyat prinsipi

Adətən, elektronların əksəriyyəti valent səviyyəsində yerləşir. enerji band boşluğu, bir yarımkeçirici-dən çox yanaşma foton enerji zamanı elektron oyanıqlıq halına gəlmək və onun aşağı kənarında ağırlıq, bir pulsuz zonasına daxil hərəkət qadağan zona qırılma. Eyni zamanda, bir çuxur onun yuxarı sərhədinə yüksələn valence səviyyədə formalaşır. pulsuz zonasında elektron fotonların şəklində cırılması zonasının enerji bərabər enerji, radiasiya, deşik ilə recombine. Rekombinasiya kifayət qədər enerji səviyyəsi ilə fotonların ilə gücləndirilə bilər. Rəqəmsal təsviri Fermi paylama funksiyası uyğundur.

cihaz

yarımkeçirici lazer cihaz var lazer diode keçirici yarımkeçirici P-, n-növü ilə əlaqə point – sahəsi p-n-keçid enerji elektron və deşiklərin vurulub. Bundan başqa, şüa zonaları ərzində keçid əsaslanır yüngül və kvant şəlalə lazer, bu fotonların udma ilə formalaşır olan optik enerji daxil olan yarımkeçirici lazer var.

struktur

aşağıdakı kimi Tipik birləşmələri, yarımkeçirici lazer və digər elektron cihazlar istifadə:

• qallium arsenide;
• qallium phosphide;
• qallium nitride;
• indium phosphide;
• indium qallium arsenide;
• qallium alüminium arsenide;
• qallium-indium-qallium nitride;
• phosphide, qallium-indium.

dalğa

Bu birləşmələr – birbaşa boşluğu yarımkeçiricilər. Indirect- (silisium) kifayət güc və səmərəliliyi ilə işıq buraxmaq deyil. of dalğa radiasiya diode lazer xüsusi mürəkkəb band boşluğu yaxınlaşır foton enerji enerji asılıdır. 3- və 4-komponent yarımkeçirici birləşmələr enerji band boşluğu geniş üzərində davamlı müxtəlif ola bilər. AlGaAs At = Al alüminium content (x artım) enerji band boşluğu artım təsiri var artırılması, məsələn, kimi Ga _{1-x x.}

Ən ümumi yarımkeçirici lazerlər spektrinin yaxın infraqırmızı hissəsində fəaliyyət, bəzi qırmızı (qallium indium phosphide), mavi və ya bənövşəyi (qallium nitride) rəng buraxmaq. Orta infraqırmızı yarımkeçirici lazer (qurğuşun selen) və kvant şəlalə lazer.

üzvi yarımkeçiricilər

Yuxarıda qeyri-üzvi birləşmələri istifadə və üzvi edilə bilər başqa. Müvafiq texnologiya inkişaf davam edir, lakin onun inkişaf xeyli lazer istehsal xərcləri azaltmaq üçün vəd edir. Bu günə qədər yalnız optik enerji giriş və yüksək-performance elektrik nasos hələ əldə olunmayıb ilə üzvi lazer hazırlanmışdır.

növ

müxtəlif parametrləri və tətbiqi dəyəri yarımkeçirici lazer bir plüralizmi ilə.

Kiçik lazer diodları güc silsilələri bir neçə yüz beş yüz milliwatts yüksək keyfiyyətli mexaniki radiasiya şüaları istehsal. lazer diode chip kiçik bir məkanda məhdud radiasiya, çünki dalğa kimi xidmət edən bir nazik düzbucaqlı boşqab edir. Crystal böyük bir ərazidə bir pn-keçid yaratmaq üçün hər iki tərəf ilə aşqarlanmış. Perot interferometer – cilalanmış bitir bir Fabry bir optik resonator yaradır. boşluğunun keçən Photon rekombinasiya radiasiya artacaq səbəb, və nəsil başlayacaq. Onlar lazer pointer, CD və DVD-oyunçuların, o cümlədən fiber optik istifadə olunur.

Aşağı güc lazer və hadisələr sinxronizasiya edə bilər qısa paxlalı yaradan üçün xarici boşluğunun ilə bərk lazer.

mənfəət orta daha lazer resonator tərkibində rol oynayan bir lazer diode ibarət xarici boşluğu ilə yarımkeçirici lazerlər. dəyişən dalğa bilən və dar emissiya qrup var.

Injection lazer neçə Watts aşağı keyfiyyətli şüa enerji yarada, geniş band radiasiya yarımkeçirici rayon var. Bu ikiqat heterokeçid təşkil P-, n-qat arasında atılmasını nazik fəal qat ibarətdir. lateral istiqamətdə işıq həbs mexanizmi yüksək şüa elliptiklik və yolverilməz yüksək ərəfəsində axınları ilə nəticələnən, itkin var.

vat onlarla babat keyfiyyəti hakimiyyəti şüa istehsal qadir diodlar, genişzolaqlı, bir sıra ibarət güclü diode Diziler.

diodlarının güclü iki ölçülü Diziler vat yüz minlərlə bir güc yarada.

Surface yayan lazer (VCSEL) nömrəli dik bir neçə milliwatts yüngül output şüa keyfiyyəti emitting. resonator güzgü radiasiya yerüstü Dynes qat şəklində ¼ müxtəlif ilə dalğa tətbiq olunur kırılma indeksləri. bir chip kütləvi istehsal imkanı açır bir neçə yüz lazer, edilə bilər.

C VECSEL optik enerji giriş və bir rejimi qapanma neçə vat keyfiyyətli hakimiyyəti şüa yaradan bilən xarici resonator lazer.

(Interband fərqli olaraq) lentlər ərzində keçid əsasında iş yarımkeçirici lazer kvant şəlalə növü. Bu cihazlar bəzən terahertz intervalında, infraqırmızı spektrdə orta bölgəsində buraxmaq. Onlar qaz analizatorları kimi, məsələn, istifadə olunur.

Semiconductor lazer: Ərizə və əsas aspektləri

yüksək elektrik mülayim gərginliklər nəql ilə yüksək enerji diode lazer enerji təmin yüksək effektiv vasitə kimi istifadə olunur bərk dövlət lazer.

Semiconductor lazer spektrin görünən, yaxın infraqırmızı və orta infraqırmızı hissəsi daxildir tezliklərin geniş fəaliyyət göstərə bilərlər. Yaradılma cihazlar da izducheniya tezliyi dəyişdirmək üçün.

Laser diodlar tez keçid və fiber optik rabitə xətləri ötürücülər istifadə olunur optik güc modulate bilər.

Bu xüsusiyyətləri yarımkeçirici lazerlər texnoloji maser ən əhəmiyyətli növü var etdik. Onlar istifadə olunur:

• telemetrik sensorlar, Pirometreler, optik altimeter, rangefinders, görməli yerləri, Holography;
• fiber optik ötürülməsi sistemləri və məlumat saxlama, ardıcıl rabitə sistemləri;
• lazer printerləri, video proyektorlar, göstəricilər, bar kodu skaner, image skaner, CD-pleyerlər (DVD, CD, Blu-Ray);
• təhlükəsizlik sistemləri, kvant Kriptoqrafiya, avtomatlaşdırma, göstəriciləri;
• optik Metrologiya və spektroskopiya ilə;
• cərrahiyyə, stomatologiya, kosmetologiya, terapiya;
• su təmizləyici, material rəftar, bərk dövlət lazer nasos, sənaye çeşidlənməsi kimyəvi reaksiyalar, sənaye maşın, alovlanma sistemlər, hava müdafiə sistemlərinin nəzarət.

pulse çıxış

Ən yarımkeçirici lazer davamlı şüa yaradır. Due keçirilməsi səviyyədə elektron qısa yaşayış zaman onlar Q-keçid paxlalı yaradan üçün çox uyğun deyil, lakin əməliyyat kvazi-davamlı rejimi xeyli kvant generator güc artıra bilər. Bundan əlavə, yarımkeçirici lazerlər ultrashort pulse rejimi-kilidli və ya mənfəət kommutasiya nəsil üçün istifadə edilə bilər. Orta güc qısa paxlalı, adətən çıxış wattage GHz onlarla bir tezlik ilə picosecond paxlalı qiymətləndirilir VECSEL-optik vurulub lazer, başqa bir neçə milliwatts məhdud.

Modulyasiya və sabitləşmə

yarımkeçirici lazer keçirilməsi band qısa yaşayış elektron üstünlüyü 10 GHs artıq VCSEL-lazer var yüksək tezlikli modulate imkanı var. Bu optik məlumatların ötürülməsi, spektroskopiya, lazer sabitləşmə istifadə edilmişdir.