Hoeveel lasergeneratoren zijn er? (Deel 1)

Volgens de analyse van het principe vanlaser generatieHet is bekend dat de laser onder invloed staat van de "excitatiebron", het aantal elektronen op hoog niveau van het atoom neemt toe en de overgang naar het lage niveau na een zeer korte verblijfsduur, en de laser wordt uitgezonden tegelijkertijd. Het is niet moeilijk om te weten dat er heel veel materieatomen moeten zijn die laserlicht kunnen uitzenden onder invloed van de "excitatiebron".

Om een ​​lasergenerator te maken zijn er grofweg vier elementen:

① Selecteer het werkmedium om de laser te genereren. Het kan een gas, vloeistof, vaste stof of halfgeleider zijn, zolang de inversie van de deeltjespopulatie in het medium kan worden bereikt, kan de laser worden verkregen.

② Het is belangrijk om de ‘motivator’ te kiezen. De "excitatiebron" zorgt ervoor dat de elektronen op een laag niveau van het medium effectief overgaan naar het hoge niveau, waardoor de zogenaamde omkering van het aantal elektronen wordt bereikt. De methode van gasontlading kan worden gebruikt om elektronen met kinetische energie te gebruiken om diëlektrische atomen te exciteren, wat elektrische excitatie wordt genoemd; Een Pulse-lichtbron kan ook worden gebruikt om het werkmedium te bestralen, lichtexcitatie genoemd; Er zijn thermische prikkels, chemische prikkels enzovoort. Verschillende excitatiemodi worden gevisualiseerd als pompen of pompen. Het doel van "pompen" is om het aantal deeltjes op het hoge energieniveau groter te maken dan het lage energieniveau.

③ Het is ook belangrijk om een ​​resonator te construeren. Omdat de door de "pomp" gegenereerde laserintensiteit erg zwak is en praktisch niet kan worden toegepast, moet de zwakke laser worden geresoneerd met de laser, zodat de uitgangslaser wordt versterkt om de mate van praktische toepassing te bereiken.

④ Hoogenergetische lasers vereisen koelsystemen. Vanwege het sterke licht in de resonator moet de resonator worden gekoeld.

Afhankelijk van het werkmedium van de laser zijn er vaste lasers, gaslasers, halfgeleiderlasers, chemische lasers en nu is er een "transparante keramische laser".

Afhankelijk van de uitvoermodus van de laser zijn er continue laser- en pulslasers.

De prestatie-indicatoren van de laser zijn voornamelijk geconcentreerd in de volgende aspecten: Ten eerste, het frequentiebereik van de laserstraal, omdat de laser een "excitatiebron" kan doen, maar ook een lichtbron voor spectrumanalyse kan doen, dus het is noodzakelijk om de spectrum van de laser; De tweede is het vermogen van de laserstraal, vooral het maximale vermogen, omdat de vermogensgrootte het toepassingsbereik van de laser afbakent; De derde is het bestralingsgebied van de energieconcentratie van de laserbundel, omdat het bestralingsgebied bij verschillende toepassingen verschillend is.

Ⅰ. Lasers in vaste toestand

Lasers kunnen van veel vaste materialen worden gemaakt. In het bijzonder kun je met synthetische methoden tijdens het vervaardigen van keramiek kristallen maken die verschillende componenten bevatten, genaamd "transparant keramisch lasermedium". Nu is de laser gemaakt met kunstmatige kristallen erg handig en praktisch. Hier zijn drie veel voorkomende vastestoflasers.

1. Robijnlaser

De eerste laser was de robijnlaser. In juli 1960 maakte Maiman met succes 's werelds eerste robijnrode laser. Hij scheen het licht van een flits in het robijnrode kristal, waardoor een coherente pulslaserstraal ontstond, die de wereld schokte en een hausse in de ontwikkeling van lasers teweegbracht.

Uit de analyse blijkt dat robijn een kristal is en dat de matrix ervan Al2O3 (aluminiumoxide) is, dat 0.03-0,4 procent (gewichtsverhouding) Cr2O3 (chroomtrioxide) bevat, dus je kunt op deze materialen poedervormen, vacuüm sinteren, je kunt kunstmatige robijnrode kristallen produceren, met kunstmatige robijnrode staafproductie laserprestaties superieur, veel gebruikt, dit soort lasermedium is ook volledig bestudeerd; In het bijzonder maakt de "pompbron" gebruik van een sterk gepulseerde xenonlamp; De resonator is nog steeds de oude manier, aan beide uiteinden van de laser, naar elkaar toe gericht met twee spiegels met hoog reflectievermogen, de ene zal de laser bijna volledig reflecteren naar het werkmedium om deel te nemen aan de resonantie, de andere zal het grootste deel van het licht terugkaatsen aan de resonantie, en laat een kleine hoeveelheid laser door de spiegel worden uitgezonden, uitgezonden is een sterke laser, wordt gebruikt voor praktische laser.

Nu kan de uitgangsenergie van de robijnlaser verschillende niveaus hebben, tot duizenden joules.

2. Neodymium-gedoteerde yttrium-aluminium-granaatkristallaser

Neodymium-gedoteerd yttrium-aluminium-granaatkristal is samengesteld uit yttrium (Y2O3) en aluminium (Al2O3) volgens de verhouding van 3:5-opname (Nd2O3), persgieten, sinteren van kristallen in vacuüm bij 1700 graden, vaak gebruikt in nabij- en ver-infrarood solid-state lasers, superieure prestaties. Als pomplichtbron wordt een continue kryptonlamp of wolfraamjodidelamp gebruikt, die precies overeenkomt met de absorptieband van het 3-valente Nd-ion. Neodymium-gedoteerde yttrium-aluminium-granaatlasers kunnen tientallen tot honderden watts hebben, en kunnen ook een hoog vermogen leveren.

3. Nd-glaslaser

Neodymium wordt als substraat in zeer zuiver silicaatglas verwerkt en dit neodymiumglas wordt gebruikt om lasers te maken. Fosfaat wordt ook gebruikt als substraat om neodymium op te nemen.

Neodymium-glaslasers werken op dezelfde manier als de bovengenoemde kristallasers.

Neodymium-glaslasers met laag vermogen worden effectief gebruikt voor optische-vezelcommunicatie, en de twee meest kritische technologieën voor de ontwikkeling van optische-vezelcommunicatie zijn de modulatie van optische signalen met halfgeleiderlasers en het gebruik van neodymium-glaslasers als repeaters (zie populair-wetenschappelijke studies). artikelreeks, nr. 61). Het signaallicht wordt door de Repeaters versterkt en de optische signalen kunnen over grote afstanden worden verzonden.

Krachtige neodymium-glaslasers zijn ook eenvoudig te maken. Omdat de optische uniformiteit van neodymiumglas goed is, is het gemakkelijk te bereiden tot een materiaal met een groot volume, dat gemakkelijker te verwerken is dan kristallen, en zijn de productiekosten van neodymiumglas zeer laag. Hoe groter het volume van de neodymium-glasstaaf, hoe hoger de laserenergie; Daarom zijn neodymiumglaslasers in de praktijk de vaste-stoflasers die de voorkeur hebben, die een laag vermogen of een hoog vermogen kunnen hebben.

Bij kernfusie-experimenten zijn krachtige neodymiumglaslasers gebruikt. In 1974 ontwikkelde het Shanghai Optical Machinery Institute met succes zes krachtige neodymium-glaslasersystemen op het nanosecondeniveau van 100,000 megawatt, waarmee met succes het gebruik van een laser werd gerealiseerd om plasma met hoge temperatuur en hoge dichtheid te genereren, een grote bijdrage leveren aan het "ontstekings"-apparaat voor kernfusie.

Contactgegevens:

Heeft u ideeën? Neem dan gerust contact met ons op. Waar onze klanten zich ook bevinden en wat onze eisen ook zijn, wij zullen ons doel volgen om onze klanten hoge kwaliteit, lage prijzen en de beste service te bieden.