No te aha tatou e tia ’i ia ite i te parau tumu o te lasers?
Te mohio ki nga rereketanga i waenga i nga laser semiconductor noa, nga muka, nga kōpae, me teYAG laserKa taea hoki te awhina kia pai ake te maarama me te whai waahi atu ki nga korerorero i te wa e whiriwhiri ana.
Ko te tuhinga e aro nui ana ki te pūtaiao rongonui: he whakataki poto ki te kaupapa o te whakatipuranga laser, te hanganga matua o nga lasers, me etahi momo momo laser noa.
Tuatahi, ko te kaupapa o te whakatipuranga laser
Hangaia te taiaho na roto i te pahekoheko i waenga i te marama me te mea, e mohiotia ana ko te whakahiato iraruke whakahiato; Ko te mohio ki te whakakaha iraruke whakahihikohia me mohio ki nga ariā a Einstein mo te tukunga ohorere, te urunga whakaihiihi, me te iraruke whakahihiko, tae atu ki etahi o nga turanga ariā e tika ana.
Kaupapa Tikanga 1: Tauira Bohr
Ko te tauira Bohr te nuinga e whakarato ana i te hanganga o roto o nga ngota, ka ngawari ki te mohio me pehea te puta o nga laser. Ko te ngota he mea hanga mai i te karihi me nga irahiko kei waho o te karihi, a, ko nga orbital o nga irahiko ehara i te mea noa. Ko nga irahiko he orbital anake, i roto i enei ko te orbital o roto ka kiia ko te ahua whenua; Mēnā he irahiko kei te whenua, ko tōna pūngao te iti rawa. Mena ka peke mai tetahi irahiko mai i te orbit, ka kiia ko te ahua hihiko tuatahi, a ko te kaha o te ahua hihiko tuatahi ka teitei ake i tera o te whenua; Ko tetahi atu orbit e kiia ana ko te ahua ohooho tuarua;
Ko te take ka puta te laser na te mea ka neke nga irahiko i roto i nga orbit rereke i tenei tauira. Mēnā ka mimiti pūngao ngā irahiko, ka taea te rere mai i te whenua ki te āhua hihiko; Mena ka hoki mai tetahi irahiko mai i te ahua hihiko ki te ahua o te whenua, ka tukuna e ia te kaha, ka tukuna i te ahua o te laser.
Kaupapa Tikanga 2: Te Tikanga Irirangi Whakaoho a Einstein
I te tau 1917, ka whakaarohia e Einstein te ariā o te iraruke whakahihikohia, koinei te kaupapa whakaaro mo nga laser me te hanga taiaho: ko te whakaurunga, ko te tukunga ranei o te matū ko te hua o te taunekeneke i waenga i te papa iraruke me nga matūriki e hanga ana i te matū, me tona matua. Ko te ngako ko te whakawhitinga o nga matūriki i waenga i nga taumata kaha rereke. E toru nga tukanga rereke i roto i te pahekoheko i waenga i te marama me te matūriki: te tukunga ohorere, te tuku whakahihiko, me te urunga whakahihiko. Mo te punaha he maha nga matūriki, ka noho tahi enei tukanga e toru i nga wa katoa, he hononga tata.
Tukunga ohorere:
E whakaatu ana i te ahua: he irahiko i runga i te taumata hiko teitei E2 ka huri noa ki te taumata iti-kaha E1 ka whakaputa i te whakaahua me te kaha o te hv, me te hv=E2-E1; Ko tenei tukanga whakawhiti mahorahora me te kore hono e kiia ana ko te whakawhiti mahorahora, ko nga ngaru marama e tukuna ana e nga whakawhitinga ohorere ka kiia ko te iraruke mahorahora.
Ko nga ahuatanga o te tuku mahorahora: Ko ia whakaahua he mea motuhake, he rereke nga ahunga me nga waahanga, me te wa ohorere hoki. No te marama incoherent me te hepohepo, e kore ko te marama e hiahiatia ana e te laser. Na reira, me whakaitihia e te tukanga whakatipuranga laser tenei momo rama kotiti. Ko tenei hoki tetahi o nga take he aha te roangaru o nga momo laser he marama kotiti. Mena ka pai te whakahaere, ka kore e arohia te wahanga o te tukunga ohorere i roto i te laser. Ko te parakore o te laser, penei i te 1060 nm, he 1060 nm katoa, Ko tenei momo laser he tere te whakauru me te kaha.
Whakatairanga te horomanga:
Ko nga irahiko i nga taumata iti o te kaha (nga orbital iti), i muri i te tangohanga o nga whakaahua, ka whakawhiti ki nga taumata o te kaha teitei (ko nga orbital teitei), ka kiia tenei tukanga ko te stimulated absorption. He mea tino nui te whakaurunga whakahihiko me tetahi o nga mahinga matua e papu ana. Ko te puna papu o te taiaho e whakarato ana i te kaha photon ki te whakaputa matūriki i roto i te reo taonga ki te whakawhiti me te tatari mo te iraruke whakahihiko i nga taumata kaha teitei ake, ka tukuna te taiaho.
Irirangi whakahihiko:
Ka whitihia e te marama o te kaha o waho (hv=E2-E1), ka hihiko te irahiko i te taumata kaha teitei e te whakaahua o waho ka peke ki te taumata iti o te hiko (ka rere te orbit teitei ki te orbit iti). I te wa ano, ka tukuna he whakaahua he rite tonu ki te whakaahua o waho. Ko tenei tukanga e kore e mimiti i te marama whakaohooho taketake, na reira ka rua nga whakaahua orite, ka taea te mohio ka tuwhahia e te irahiko te photon i uruhia i mua, ka kiia tenei tukanga whakamarama i te rauropi whakaihiihi, koinei te huringa whakamuri o te whakaurunga whakaongaonga.
I muri i te maarama o te ariā, he tino ngawari ki te hanga i te taiaho, penei i te ahua o runga ake nei: i raro i nga tikanga o te pumau o nga rawa, ko te nuinga o nga irahiko kei roto i te whenua, ko nga irahiko kei te whenua, ko te taiaho kei runga. iraruke whakaongaonga. Na reira, ko te hanganga o te taiaho ko te tuku i te urunga whakaihiihi kia puta tuatahi, ka mau mai i nga irahiko ki te taumata o te kaha o te kaha, katahi ka whakarato i te whakahihiri kia nui ai te nui o nga irahiko teitei o te kaha ki te whai i te rauropi whakahihiri, te tuku whakaahua, Mai i tenei, ka taea te hanga laser. I muri mai, ka whakauruhia e matou te hanganga laser.
Hanganga taiaho:
Whakatauritehia te hanganga taiaho ki nga tikanga whakangao taiaho i whakahuahia i mua ake nei:
Te ahuatanga o te puta me te hanganga rite:
1. He reo whai hua e whakarato ana i te kaha whakakaha rite te reo mahi taiaho, me ona matūriki whakahohe he hanganga taumata pūngao e tika ana mo te whakaputa iraruke whakahihiko (te nuinga ka taea ki te papu irahiko ki nga orbital kaha-nui me te noho mo etahi wa. , ka tukuna nga whakaahua i roto i te manawa kotahi na roto i te iraruke whakahihiko);
2. He puna whakahihiri o waho (puna papu) ka taea te pupuhi i nga irahiko mai i te taumata o raro ki te taumata o runga, ka huri te tau matūriki i waenga i te taumata o runga me te taumata o raro o te laser (arā, ka nui ake nga matūriki hiko teitei atu i te nga matūriki iti-kaha), penei i te rama xenon i roto i nga laser YAG;
3. He kohao resonant e taea te whakatutuki i te oscillation taiaho, whakanui i te roa mahi o te rauemi mahi taiaho, mata te aratau ngaru marama, whakahaere i te ahunga whakatö o te kurupae, tīpakohia te whakanui i te auau radiation whakaongaonga ki te whakapai ake i te monochromaticity (whakapapa ka whakaputahia te laser i tetahi kaha).
Ko te hanganga e rite ana e whakaatuhia ana i te ahua o runga ake nei, he hanganga ngawari o te laser YAG. Ko etahi atu hanganga he uaua ake, engari ko te mea matua ko tenei. Ko te tukanga whakaputa laser e whakaatuhia ana i te ahua:
Whakar
Whiwhi whakarōpūtanga waenga:
taiaho hauhā: Ko te tikanga whiwhi o te waro hauhau taiaho he helium metaiaho CO2,me te roangaru laser o 10.6um, koinei tetahi o nga hua laser tuatahi ka whakarewahia. Ko te waahi o te taiaho o mua i te nuinga o te waa i runga i te warowaiha taiaho, e whakamahia ana i tenei wa mo te tarai me te tapahi i nga taonga kore-whakarewa (nga papanga, kirihou, rakau, me etahi atu). I tua atu, ka whakamahia ano ki nga miihini lithography. Kaore e taea te whakawhiti i te taiaho waro hauhauora ma roto i nga muka whatu ka haere ma nga ara whatu mokowhiti, He pai te mahi a Tongkuai tuatahi, he maha nga taputapu tapahi i whakamahia;
YAG (yttrium aluminum garnet) taiaho: YAG tioata doped with neodymium (Nd) yttrium (Yb) whakarewa katote e whakamahia ana hei reo taiaho whiwhi, me te roangaru tuku o te 1.06um. Ka taea e te laser YAG te whakaputa i nga pupuhi teitei ake, engari he iti te mana toharite, a ka taea e te kaha teitei te eke ki te 15 nga wa o te kaha toharite. Mena ko te nuinga o te laser pulse, kaore e taea te whakaputa tonu; Engari ka taea te tuku i roto i nga muka whatu, a i te wa ano, ka piki te tere o te whakauru o nga mea whakarewa, ka timata ki te whakamahi i nga taonga whakaata teitei, i te tuatahi i te waahi 3C;
Fiber laser: Ko te auraki o naianei kei te maakete e whakamahi ana i te muka doped ytterbium hei reo taonga, me te roangaru o te 1060nm. Ka wehewehea ano ki nga laser muka me te kōpae i runga i te ahua o te reo; Ko te muka whatu te tohu IPG, ko te kopae hei tohu mo Tongkuai.
Ko te laser Semiconductor: Ko te reo whiwhi he hononga PN semiconductor, a ko te roangaru o te laser semiconductor te nuinga i te 976nm. I tenei wa, ko nga lasers tata-infrared semiconductor e whakamahia ana mo te whakakii, me nga waahi marama kei runga ake i te 600um. Ko Laserline he hinonga kanohi mo nga laser semiconductor.
Kua whakarōpūhia e te ahua o te mahi kaha: laser Pulse (PULSE), taiaho rite tonu (QCW), laser tonu (CW)
Laser Pulse: te nanohekona, te picosecond, te femtosecond, tenei laser pulse teitei (ns, te whanui o te pupuhi) ka taea te whakatutuki i te kaha teitei teitei, te tukatuka auau teitei (MHZ), whakamahia mo te tukatuka i te parahi kikokore me te konumohe nga mea rereke, me te horoi i te nuinga. . Ma te whakamahi i te kaha o te tihi teitei, ka tere te rewa i te papanga turanga, me te iti o te waa mahi me te waahi wera iti. He painga ki te tukatuka i nga rauemi ultra-aniangi (i raro iho i te 0.5mm);
Taiaho rite tonu (QCW): Na te nui o te tukurua me te iti o te huringa mahi (i raro iho i te 50%),QCW taiahoka tae ki te 50 us-50 ms, ka whakakiia te mokowhiti i waenga i te taumata kilowatt te taiaho muka tonu me te laser pulse whakahuri Q; Ko te kaha teitei o te taiaho muka rite tonu ka tae ki te 10 nga wa te kaha toharite i raro i te mahi aratau tonu. Ko nga lasers QCW te tikanga e rua nga ahuatanga, ko tetahi ko te whakapiri tonu i te kaha iti, ko tetahi ko te pupuhi laser me te kaha o te kaha o te 10 nga wa o te kaha toharite, ka taea te whakatutuki i nga rauemi matotoru me te nui atu o te wera wera, me te whakahaere i te wera i roto i te iti rawa te awhe;
Laser Tonu (CW): Koinei te mea tino whakamahia, me te nuinga o nga laser e kitea ana i runga i te maakete ko nga laser CW e whakaputa tonu ana i te laser mo te tukatuka welding. Ka wehea nga laser fiber ki nga momo laser kotahi me nga momo-maha kia rite ki nga diameters matua me nga kounga kurupae, ka taea te urutau ki nga ahuatanga tono rereke.
Wā tuku: Tihema-20-2023
