Çima pêdivî ye ku em prensîba lazeran bizanibin?
Zanîna cûdahiyên di navbera lazerên nîvconductor hevpar, fiber, dîskên, ûLaser YAGdi heman demê de dikare bibe alîkar ku di pêvajoya hilbijartinê de têgihiştinek çêtir bidest bixin û zêdetir beşdarî nîqaşan bibin.
Gotar bi giranî li ser zanistiya populer disekine: danasînek kurt a prensîba hilberîna lazer, avahiya bingehîn a lazeran, û çend celebên lazer ên hevpar.
Ya yekem, prensîba hilberîna lazer
Laser bi têkiliya di navbera ronahiyê û maddeyê de, ku wekî zêdekirina tîrêjê ya teşwîqkirî tê zanîn, tê hilberandin; Fêmkirina zêdekirina tîrêjê ya teşwîqkirî hewce dike ku têgehên Einstein ên der barê veguheztina xwebexş, vehewandina teşwîqkirî, û tîrêjên teşwîqkirî, û her weha hin bingehên teorîk ên pêwîst fam bikin.
Bingeha Teorîk 1: Modela Bohr
Modela Bohr bi giranî strukturên hundurîn ên atoman peyda dike, ku hêsan fêm dike ka laser çawa çêdibe. Atom ji navokek û elektronên li derveyî navokê pêk tê û orbîtalên elektronan ne keyfî ne. Elektron tenê hin orbital hene, ku di nav wan de orbitala herî hindirîn wekî rewşa bingehîn tê gotin; Ger elektronek di rewşa bingehîn de be, enerjiya wê ya herî kêm e. Ger elektronek ji orbitekê derkeve, jê re tê gotin yekem rewşa heyecanê, û enerjiya rewşa yekem a heyecanê dê ji ya rewşa bingehîn zêdetir be; Rêwîtiyek din wekî rewşa heyecana duyemîn tê gotin;
Sedema ku laser dikare çêbibe ev e ku elektron dê di vê modelê de li orbitên cihê bigerin. Ger elektron enerjiyê bikişîne, ew dikarin ji rewşa bingehîn berbi rewşa heyecanê ve biçin; Ger elektronek ji rewşa heyecanê vegere rewşa zemînê, ew ê enerjiyê berde, ku pirî caran di forma lazerê de derdikeve.
Bingeha Teorîk 2: Teoriya Radyoya Teşwîqkirî ya Einstein
Di sala 1917-an de, Einstein teoriya tîrêjên teşwîqkirî pêşniyar kir, ku bingeha teorîkî ye ji bo lazer û hilberîna lazerê: vegirtin an belavkirina maddeyê bi bingehîn encama pêwendiya di navbera qada tîrêjê û perçeyên ku madeyê pêk tînin, û bingeha wê ye. esl derbasbûna pirtikan di navbera astên cihê yên enerjiyê de ye. Di pêwendiya di navbera ronahiyê û maddeyê de sê pêvajoyên cihêreng hene: veguheztina xwebexş, veguheztina teşwîqkirî û vegirtinê. Ji bo pergalek ku hejmareke mezin ji perçeyan dihewîne, ev her sê pêvajo her dem bi hev re dijîn û ji nêz ve girêdayî ne.
Weşana spontan:
Weke ku di wêneyê de jî tê xuyakirin: elektronek li ser asta enerjiya bilind E2 bi xweber derbasî asta enerjiya nizm E1 dibe û fotonek bi enerjiya hv derdixe û hv=E2-E1; Ji vê pêvajoya derbasbûnê ya xwebexş û ne têkildar re veguheztina spontan tê gotin, û pêlên ronahiyê yên ku ji veguheztinên xwebexş derdikevin jê re radyasyona spontan tê gotin.
Taybetmendiyên belavbûna xwebexş: Her foton serbixwe ye, bi rêgez û qonaxên cihêreng ve girêdayî ye û dema rûdanan jî tesadufî ye. Ew girêdayî ronahiya nehevgirtî û kaotîk e, ku ne ronahiya ku lazerê hewce dike ye. Ji ber vê yekê, pêvajoya hilberîna lazer hewce dike ku vî celebê ronahiya xerîb kêm bike. Ev jî yek ji wan sedeman e ku dirêjahiya pêlên lazerên cihêreng ronahiya şêlû heye. Ger baş were kontrol kirin, rêjeya belavbûna spontan a di lazerê de dikare were paşguh kirin. Lazer her ku paqijtir e, wek 1060 nm, ew hemî 1060 nm e, Ev celeb lazer xwedan rêjeyek û hêzek berbiçav a vegirtinê ye.
Veguheztina teşwîqkirî:
Elektronên di astên enerjiyê yên nizm (orbîtalên kêm) de, piştî ku fotonan vedihewînin, derbasî astên enerjiyê yên bilind (orbîtalên bilind) dibin û ji vê pêvajoyê re helandina teşwîqkirî tê gotin. Veguheztina teşwîqkirî pir girîng e û yek ji pêvajoyên sereke yên pompkirinê ye. Çavkaniya pompeya lazerê enerjiya fotonê peyda dike da ku perçeyên di navgîna qezencê de berbi veguheztinê ve bibe û li benda tîrêjên teşwîqkirî yên di astên enerjiyê yên bilind de bimîne, lazerê derdixe.
Radyasyona teşwîqkirî:
Dema ku ji hêla ronahiya enerjiya derve (hv=E2-E1) ve tê tîrêjkirin, elektron di asta enerjiya bilind de ji hêla fotonê derveyî ve heyecan dibe û berbi asta enerjiyê ya nizm ve diçe (orbita bilind berbi orbita nizm ve diçe). Di heman demê de, ew fotonek ku tam wekî fotonê derveyî ye derdixe. Ev pêvajo ronahiya heyecanê ya orîjînal nagire, ji ber vê yekê dê du fotonên yeksan hebin, ku meriv dikare were fam kirin wekî elektron fotonê ku berê jê girtî difûre.
Piştî ku teorî zelal bû, avakirina lazerek pir hêsan e, wekî ku di jimareya jorîn de tê xuyang kirin: di şert û mercên asayî yên aramiya materyalê de, piraniya elektronan di rewşa bingehîn de ne, elektron di rewşa bingehîn de ne, û lazer bi radyasyonê teşwîq kirin. Ji ber vê yekê, strukturê lazerê ew e ku pêşî li vegirtina teşwîqkirî bigire, elektronan bigihîne asta enerjiya bilind, û dûv re jî heyecanek peyda bike ku bibe sedem ku hejmareke mezin ji elektronên asta enerjiya bilind di tîrêjên teşwîqkirî de derbas bibin, foton berdidin. laser dikare were çêkirin. Piştre, em ê avahiya lazerê bidin nasîn.
Struktura Laser:
Struktura lazerê bi şert û mercên hilberîna lazerê yên ku berê hatine behs kirin yek bi yek hev bikin:
Rewşa rûdanê û avahiya têkildar:
1. Navgînek qezencê heye ku wekî navgîna xebitandina lazerê bandora zêdekirinê peyda dike, û perçeyên wê yên aktîfkirî xwedan avahiyek asta enerjiyê ye ku ji bo hilberîna tîrêjên teşwîqkirî maqûl e (bi giranî dikare elektronan berbi orbitalên bi enerjiya bilind ve bike û ji bo demek diyarkirî hebe , û dûv re bi yek nefesê bi tîrêjên teşwîqkirî fotonan berdide);
2. Çavkaniyek heyecaneke derve (çavkaniya pompê) heye ku dikare elektronan ji asta jêrîn ber bi asta jor ve pompe bike, û dibe sedema veguheztina hejmara parçikan di navbera astên jorîn û jêrîn ên lazerê de (ango dema ku pirtikên bi enerjiya bilind ji perçeyên kêm-enerjiyê), wek lampa xenon di lazerên YAG de;
3. Xaleke resonant heye ku dikare oscilasyona lazerê bi dest bixe, dirêjahiya xebatê ya materyalê xebitandina lazerê zêde bike, moda pêla ronahiyê bişopîne, rêgeza belavbûna tîrêjê kontrol bike, bi bijartî frekansa tîrêjê ya teşwîqkirî zêde bike da ku monokromatîzmê baştir bike (temînkirina ku laser bi enerjiyek diyarkirî tê derxistin).
Struktura têkildar di jimareya jorîn de, ku avahiyek hêsan a lazerek YAG-ê ye, tê destnîşan kirin. Dibe ku strukturên din tevlihevtir bin, lê bingeh ev e. Pêvajoya hilberîna lazerê di wêneyê de tê nîşandan:
Dabeşkirina lazerê: bi gelemperî ji hêla navgîniya qezencê an bi forma enerjiya lazerê ve têne dabeş kirin
Dabeşkirina navîn bistînin:
Lazera karbondîoksîtê: Navgîna qezenckirina lazera karbondîoksîtê helyûm e ûLaser CO2,bi dirêjahiya pêla lazerê ya 10.6um, ku yek ji zûtirîn hilberên lazerê ye ku hatî destpêkirin. Weldandina lazerê ya destpêkê bi giranî li ser bingeha lazera karbondîoksîtê bû, ku niha bi giranî ji bo welding û birrîna materyalên ne-metalîk (fabrîk, plastîk, dar, hwd.) tê bikar anîn. Wekî din, ew li ser makîneyên lîtografiyê jî tê bikar anîn. Lazera karbondîoksîtê nikare bi fîberên optîkî ve were veguheztin û di rêyên optîkî yên fezayî re derbas dibe, Tongkuai-ya herî pêşîn bi relatîfî baş hate çêkirin, û gelek alavên birrîn hatin bikar anîn;
Laser YAG (ytrium aluminium garnet): Krîstalên YAG yên ku bi neodymium (Nd) an yttrium (Yb) îyonên metalê ve girêdayî ne, wekî navgîniya bidestxistina lazerê, bi dirêjahiya pêlê 1,06um têne bikar anîn. Laser YAG dikare pêlên bilindtir derxe, lê hêza navîn kêm e, û hêza lûtkeyê dikare bigihîje 15 carî ji hêza navîn. Ger ew bi giranî lazerek pêlê be, derketina domdar nikare bigihîje; Lê ew dikare bi fîberên optîkî ve were veguheztin, û di heman demê de, rêjeya vegirtina materyalên metal zêde dibe, û ew dest pê dike ku di materyalên refleksa bilind de, ku yekem car di qada 3C de hatî sepandin, were sepandin;
Lazera fîberê: Rêjeya bingehîn a heyî li sûkê fîbera dopîkirî ya ytterbium wekî navgînek qezencê, bi dirêjahiya pêlê 1060nm bikar tîne. Ew li ser bingeha şeklê navgîniyê li ser lazerên fiber û dîskê tê dabeş kirin; Fiber optîk IPG, dema ku dîsk Tongkuai temsîl dike.
Lazera nîvconductor: Navgîna qezencê girêkek PN ya nîvconductor e, û dirêjahiya pêla lazera nîvconductor bi gelemperî li 976nm e. Heya nuha, laserên nîv-conductor yên nêzîk-infrared bi giranî ji bo xêzkirinê, bi deqên ronahiyê li jor 600um têne bikar anîn. Laserline pargîdaniyek nûnerê lazerên nîvconductor e.
Ji hêla forma çalakiya enerjiyê ve têne dabeş kirin: Lazera pulse (PULSE), lazera hema domdar (QCW), lazera domdar (CW)
Laser pulse: nanosecond, picosecond, femtosecond, ev lazera pêlêdana frekansa bilind (ns, firehiya pêlê) pir caran dikare bigihîje enerjiya lûtkeya bilind, hilberandina frekansa bilind (MHZ), ku ji bo hilberandina materyalên cûda yên sifir û aluminiumê tenik, û her weha bi piranî paqijkirinê tê bikar anîn. . Bi karanîna enerjiya lûtkeya bilind, ew dikare zû materyalê bingehîn bişewitîne, digel dema çalakiya kêm û devera bandorkirî ya germa piçûk. Di hilberandina materyalên pir-tenik (li jêr 0,5 mm) de avantajên wê hene;
Lazera hema domdar (QCW): Ji ber rêjeya dubarekirinê ya bilind û çerxa karûbarê kêm (ji 50%), firehiya nebzaLaser QCWdigihîje 50 us-50 ms, valahiya di navbera lazera fîberê ya domdar a asta kilowatt û lazera nebza Q-guhartî de tijî dike; Hêza lûtkeya lazerek fîberê ya domdar dikare 10 carî ji hêza navînî ya di bin operasyona moda domdar de bigihîje. Lazerên QCW bi gelemperî du awayên xwe hene, yek welding domdar bi hêza kêm e, û ya din welding lazerê pêlsî ye ku bi hêzek lûtkeyê 10 qat ji hêza navînî ye, ku dikare materyalên stûrtir û welding germa bêtir bi dest bixe, di heman demê de germahiya di hundurê de jî kontrol dike. rêjeya pir piçûk;
Lazera Berdewam (CW): Ev ya ku herî zêde tê bikar anîn e, û piraniya lazerên ku li sûkê têne dîtin lazerên CW ne ku bi domdarî lazerê ji bo pêvajoya weldingê derdixin. Lazerên fîberê li gorî pîvanên bingehîn û kalîteyên tîrêjê li lazerên yek-mode û pir-mode têne dabeş kirin, û dikarin li gorî senaryoyên cûda yên serîlêdanê werin adaptekirin.
Dema şandinê: Dec-20-2023
