Solid-state laser: txoj cai ntawm kev ua haujlwm, daim ntawv thov

2024 Tus sau: Howard Calhoun | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-17 10:28

Kab lus no qhia txog dab tsi yog qhov chaw ntawm cov hluav taws xob monochromatic thiab qhov zoo ntawm lub xeev laser muaj ntau dua lwm hom. Nws qhia yuav ua li cas lub cim ntawm coherent hluav taws xob tshwm sim, yog vim li cas lub pulsed ntaus ntawv muaj zog dua, yog vim li cas engraving yuav tsum tau. Nws kuj tseem tham txog peb yam tseem ceeb ntawm lub laser thiab nws ua haujlwm li cas.

Zone theory

Ua ntej tham txog yuav ua li cas lub laser (khoom-xeev, piv txwv li) ua haujlwm, qee qhov qauv ntawm lub cev yuav tsum tau xav txog. Txhua leej txhua tus nco qab los ntawm tsev kawm ntawv cov tshooj lus hais tias electrons nyob ib ncig ntawm lub atomic nucleus nyob rau hauv tej orbits, los yog lub zog theem. Yog tias peb muaj ntawm peb qhov pov tseg tsis yog ib qho atom, tab sis ntau, uas yog, peb xav txog ib lub cev ntim, ces ib qho nyuaj tshwm sim.

Raws li Pauli txoj cai, hauv ib lub cev muab nrog tib lub zog muaj peev xwm tsuas muaj ib qho hluav taws xob xwb. Tsis tas li ntawd, txawm tias qhov tsawg tshaj plaws ntawm cov xuab zeb muaj ntau cov atoms. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, xwm tau pom ib tug heev elegant txoj kev tawm - lub zog ntawm txhua tuselectron txawv ntawm lub zog ntawm cov neeg nyob sib ze los ntawm ib qho me me, yuav luag tsis paub qhov txawv. Hauv qhov no, tag nrho cov electrons ntawm tib theem yog "compressed" rau hauv ib lub zog band. Lub cheeb tsam uas cov electrons nyob deb ntawm lub nucleus nyob yog hu ua valence zone. Thaj chaw tom qab nws muaj zog dua. Nyob rau hauv nws, electrons txav dawb, thiab nws yog hu ua conduction band.

Emission thiab absorption

Txhua lub laser (khoom-xeev, roj, tshuaj) ua haujlwm ntawm cov qauv ntawm kev hloov hluav taws xob los ntawm ib cheeb tsam mus rau lwm qhov. Yog tias lub teeb poob rau ntawm lub cev, lub photon muab lub zog hluav taws xob txaus los tso rau hauv lub zog siab dua. Thiab vice versa: thaum ib tug electron hla los ntawm conduction band mus rau lub valence band, nws emits ib photon. Yog hais tias cov khoom yog ib tug semiconductor los yog dielectric, lub valence thiab conduction bands yog sib cais los ntawm ib tug ncua sij hawm nyob rau hauv uas tsis muaj ib theem. Raws li, electrons tsis tuaj yeem nyob ntawd. Lub caij no yog hu ua qhov sib txawv band. Yog tias photon muaj lub zog txaus, ces cov electrons dhia hla lub sijhawm no.

Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm lub zog-xeev laser yog raws li qhov tseeb tias qhov kev hloov pauv hloov tau tsim nyob rau hauv qhov sib txawv ntawm cov khoom. Lub neej ntawm ib qho hluav taws xob nyob rau theem no ntev dua li lub sij hawm nws siv nyob rau hauv cov khoom siv hluav taws xob. Yog li, nyob rau hauv ib lub sij hawm ntawm lub sij hawm, nws yog nyob rau ntawm nws tias electrons "sau". Qhov no hu ua inverse pejxeem. Thaum yav dhau los xws li ib theem dottedelectrons, ib tug photon ntawm qhov xav tau wavelength dhau, nws ua rau lub simultaneous tiam ntawm ib tug loj tus naj npawb ntawm lub teeb nthwv dej ntawm tib ntev thiab theem. Uas yog, cov electrons nyob rau hauv ib tug avalanche tag nrho ib txhij dhau mus rau hauv lub xeev av, tsim ib tug beam ntawm monochromatic photons ntawm ib tug txaus siab zog. Nws yuav tsum raug sau tseg tias qhov teeb meem tseem ceeb ntawm cov neeg tsim khoom ntawm thawj lub laser yog qhov kev tshawb nrhiav xws li kev sib xyaw ua ke ntawm cov tshuaj uas ib qho kev cuam tshuam cov pej xeem ntawm ib qib yuav ua tau. Cov hlau nplaum ruby tau dhau los ua cov khoom ua haujlwm thawj zaug.

Laser Composition

Lub zog-xeev laser tsis txawv ntawm lwm hom ntawm nws cov khoom tseem ceeb. Lub cev ua haujlwm, nyob rau hauv uas cov pej xeem inverse ntawm ib qho ntawm cov theem yog nqa tawm, yog illuminated los ntawm ib co teeb qhov chaw. Nws hu ua twj tso kua mis. Feem ntau qhov no tuaj yeem yog lub teeb pom kev zoo tib yam lossis lub raj xa hluav taws xob. Ob qhov kawg ntawm cov kua dej ua haujlwm (lub xeev cov khoom siv laser txhais tau hais tias siv lead ua, roj laser txhais tau tias qhov nruab nrab tsis tshua muaj) tsim lub tshuab tsom iav, lossis lub tshuab kho qhov muag. Nws sau rau hauv ib lub teeb tsuas yog cov photons uas mus rau tib lub qhov hluav taws xob. Solid-state lasers feem ntau yog siv nrog lub teeb nyem.

Type of solid-state lasers

Nyob ntawm txoj kev tawm ntawm lub laser beam, nruam thiab mem tes lasers txawv. Txhua tus ntawm lawv pom daim ntawv thov thiab nws muaj nws tus yam ntxwv. Qhov sib txawv tseem ceeb yog tias pulsed solid-state lasers muaj lub zog ntau dua. Vim rau txhua qhov txhaj tshuajphotons zoo li "sau", tom qab ntawd ib lub mem tes muaj peev xwm xa tau ntau lub zog ntau dua li txuas ntxiv mus rau lub sijhawm zoo sib xws. Qhov luv luv lub impulse ntev, lub zog ntau dua txhua "shoov". Tam sim no, nws yog technologically ua tau los tsim ib tug femtosecond laser. Ib qho ntawm nws qhov kev xav tau ntev txog 10 -15vib nas this. Qhov kev vam khom no txuas nrog qhov tseeb tias cov txheej txheem ntawm cov neeg rov qab tau piav qhia saum toj no dhau los, tsawg heev. Lub sijhawm ntev nws yuav tsum tau tos ua ntej lub laser "tua", qhov ntau electrons muaj sij hawm los tawm ntawm qhov hloov pauv. Raws li, qhov concentration ntawm photons thiab lub zog ntawm cov zis beam raug txo.

YLaser engraving

Cov qauv ntawm cov hlau thiab iav khoom dai kom zoo nkauj lub neej txhua hnub ntawm tus neeg. Lawv tuaj yeem siv rau kev siv tshuab, tshuaj lom neeg lossis nrog lub laser. Txoj kev kawg yog qhov niaj hnub tshaj plaws. Nws qhov zoo dua lwm txoj hauv kev yog raws li hauv qab no. Txij li thaum tsis muaj kev cuam tshuam ncaj qha rau ntawm qhov chaw yuav tsum tau kho, nws yuav luag tsis yooj yim sua kom puas ib yam khoom hauv cov txheej txheem ntawm kev siv tus qauv lossis cov ntawv sau. Lub laser beam hlawv tawm cov grooves ntiav heev: nto nrog xws li ib tug engraving tseem du, uas txhais tau hais tias cov khoom tsis puas thiab yuav kav ntev dua. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm hlau, lub laser beam hloov lub heev qauv ntawm cov khoom, thiab cov inscription yuav tsis raug erased rau ntau xyoo. Yog tias ib yam khoom siv ua tib zoo, tsis muab rau hauv cov kua qaub thiab tsis deformed, tom qab ntawd rau ntau tiam neeg cov qauv ntawm nws yuav twv yuav raug muab khaws cia. Nws yog qhov zoo tshaj plaws los xaiv ib lub xeev-lub xeev pulsed laser rau engraving rau ob yam: cov txheej txheem solid-stateyooj yim rau kev tsav tsheb, thiab nws yog qhov zoo ntawm lub zog thiab tus nqi.

Installation

Muaj qhov tshwj xeeb rau kev kos duab. Ntxiv nrog rau lub laser nws tus kheej, lawv muaj cov txheej txheem kev taw qhia uas lub laser txav, thiab tswj cov cuab yeej (lub computer). Lub tshuab laser yog siv nyob rau hauv ntau ceg ntawm tib neeg kev ua ub no. Saum toj no, peb tau tham txog kev kho kom zoo nkauj hauv tsev. Cov tais diav, lub teeb, tsom iav, saib yuav nyob hauv tsev neeg ntev thiab yuav ua rau koj nco txog lub sijhawm zoo siab.

Txawm li cas los xij, tsis yog tsev neeg nkaus xwb, tab sis kuj muaj cov khoom lag luam xav tau laser engraving. Cov chaw tsim khoom loj, xws li tsheb, tsim cov khoom hauv cov khoom loj: ntau pua txhiab lossis lab. Txhua lub ntsiab lus yuav tsum raug cim - thaum twg thiab leej twg tsim nws. Tsis muaj txoj hauv kev zoo dua li laser engraving: tus lej, lub sijhawm tsim khoom, kev pabcuam lub neej yuav nyob twj ywm rau lub sijhawm ntev txawm tias nyob ntawm qhov chaw txav mus los, uas muaj kev pheej hmoo ntawm kev puas tsuaj. Lub tshuab laser nyob rau hauv rooj plaub no yuav tsum paub qhov txawv ntawm lub zog muaj zog, nrog rau kev nyab xeeb. Tom qab tag nrho, yog engraving hloov cov cuab yeej ntawm ib feem ntawm cov hlau txawm los ntawm ib feem ntawm ib feem pua, nws yuav hnov txawv txawv rau lwm influences. Piv txwv li, tawg ntawm qhov chaw uas daim ntawv sau npe. Txawm li cas los xij, rau kev siv hauv tsev, kev teeb tsa yooj yim dua thiab pheej yig dua yog qhov tsim nyog.