Тази статия показва какви са източницитемонохроматично излъчване и какви са предимствата на твърдоземен лазер пред останалите видове. Той описва как се получава генерирането на кохерентно излъчване, защо импулсното устройство е по-мощно и защо е необходимо гравиране. Той също така обсъжда трите основни елемента на лазер и как работи.
Теория на зоните
Преди да поговорим за това как работи лазерът(твърди, например), трябва да се вземат предвид някои физически модели. От училищните уроци всеки си спомня, че електроните са разположени около атомното ядро в определени орбити или енергийни нива. Ако имаме на разположение не един атом, а много, тоест считаме за всяко триизмерно тяло, тогава възниква една трудност.
Според принципа на Паули, в даден орган с един иедна и съща енергия може да бъде само един електрон. Освен това, дори и най-малкото пясъчно зърно съдържа огромен брой атоми. В този случай природата намери много елегантен изход - енергията на всеки електрон се различава от енергията на съседния с много малко, почти неразличимо количество. В този случай всички електрони от едно и също ниво се „притискат“ в една енергийна зона. Зоната, в която се намират електроните, най-отдалечени от ядрото, се нарича валентна зона. Зоната до него има по-висока енергия. В него електроните се движат свободно и той се нарича диапазон на проводимост.
Емисии и абсорбция
Всеки лазер (твърдо състояние, газ, химикал)работи на принципите на пренос на електрон от една зона в друга. Ако светлината падне върху тялото, тогава фотонът дава на електрона достатъчно сила, за да го постави в по-високо енергийно състояние. И обратно: когато електрон преминава от лентата на проводимост към валентната лента, тогава той излъчва един фотон. Ако веществото е полупроводник или диелектрик, лентите на валентност и проводимост се разделят чрез интервал, в който няма ниво. Съответно, електрони не могат да бъдат там. Този интервал се нарича лента на лентата. Ако фотонът има достатъчно енергия, тогава електроните прескачат този интервал.
Поколение
Принципът на работа на твърдоземен лазер се основава нафактът, че в забранената зона на веществото се създава така нареченото обратно ниво. Животът на един електрон на това ниво е по-дълъг от времето, което е в лентата на проводимост. По този начин, в определен период от време, именно върху него се „натрупват“ електрони. Това се нарича обратна популация. Когато един фотон с необходимата дължина на вълната преминава през такова ниво, обсипан с електрони, той предизвиква едновременно генериране на голям брой светлинни вълни с еднаква дължина и фаза. Тоест, лавината на електроните всички едновременно преминават в основното състояние, генерирайки лъч монохроматични фотони с достатъчно голяма мощност. Трябва да се отбележи, че основният проблем на разработчиците на първия лазер беше търсенето на такава комбинация от вещества, за които би била възможна обърната популация на едно от нивата. Допираният рубин стана първото работещо вещество.
Лазерна композиция
Твърдоценен лазер на основните компоненти не есе различава от другите видове. Работното тяло, в което се извършва обратната популация на едно от нивата, е осветено от някакъв източник на светлина. Нарича се изпомпване. Често това може да бъде конвенционална лампа с нажежаема жичка или газоразрядна тръба. Два успоредни края на работната среда (твърдотелният лазер предполага кристал, газ - разредена среда) образуват система от огледала или оптичен резонатор. Той събира в лъч само онези фотони, които вървят успоредно на изходната дупка. Твърдотелните лазери обикновено се изпомпват с помощта на флаш лампи.
Видове твърдотелни лазери
В зависимост от метода на изход на лазерен лъчправи разлика между непрекъснати и импулсни лазери. Всеки от тях намира приложение и има свои собствени характеристики. Основната разлика е, че импулсните твърдотелни лазери имат по-голяма мощност. Тъй като за всеки изстрел фотоните „се натрупват“, както би било, един импулс е способен да произвежда повече енергия от непрекъснато генериране за подобен период от време. Колкото по-малко трае импулсът, толкова по-мощен е всеки „изстрел“. В момента технологично е възможно да се изгради фемтосекунден лазер. Един от импулсите му продължава около 10-15 секунди.Тази зависимост е свързана с факта, че описаните по-горе процеси на обратната популация продължават много, много малко. Колкото по-дълго време е необходимо да се изчака, преди лазерът „да се запали“, толкова повече електрони имат време да напуснат обратното ниво. Съответно концентрацията на фотоните и енергията на изходния лъч намаляват.
Лазерно гравиране
Шаблони на повърхността на метал и стъклонещата украсяват ежедневието на човек. Те могат да се прилагат механично, химически или с лазер. Последният метод е най-модерният. Неговите предимства пред другите методи са следните. Тъй като няма пряко въздействие върху обработваната повърхност, почти невъзможно е да повредите нещата в процеса на нанасяне на шаблон или надпис. Лазерният лъч изгаря много плитки канали: повърхността с такова гравиране остава гладка, което означава, че нещата не са повредени и ще продължат по-дълго. В случай на метал, лазерният лъч променя самата структура на веществото и надписът няма да бъде изтрит в продължение на много години. Ако използвате нещо внимателно, не го потапяйте в киселина или не се деформира, тогава за няколко поколения моделът върху него определено ще остане. Най-добре е да изберете твърдо-импулсен лазер за гравиране по две причини: процесите в твърдо вещество са по-лесни за контрол и е оптимално по отношение на съотношението мощност / цена.
монтаж
Има специални инсталации за гравиране.В допълнение към самия лазер, те се състоят от механични водачи, по които лазерът се движи, и контролно оборудване (компютър). Лазерната машина се използва в много области на човешката дейност. По-горе говорихме за декориране на домакински предмети. Персонализираните прибори, запалки, очила, часовници ще останат в семейството дълго време и ще напомнят за щастливи моменти.
Въпреки това, не само битови, но и промишленистоки се нуждаят от лазерно гравиране. Големите фабрики, като автомобили, произвеждат части в огромни количества: стотици хиляди или милиони. Всеки такъв елемент трябва да бъде маркиран - кога и кой го е създал. Няма по-добър начин от лазерното гравиране: числата, времето на производство, експлоатационният живот ще останат дълго време дори при движещи се части, за които рискът от абразия се увеличава. В този случай лазерната машина трябва да се отличава с повишена мощност, както и безопасност. В крайна сметка, ако гравирането промени свойството на метална част дори с част от процента, тя може да реагира различно на външните влияния. Например, счупете на мястото на надписа. За домашна употреба обаче е подходяща по-опростена и по-евтина инсталация.
