Šis raksts parāda avotus.monohromatiskais starojums un kādas priekšrocības cietvielu lāzeram ir pārējiem tipiem. Šeit ir aprakstīts, kā notiek saskaņota starojuma radīšana, kāpēc impulsa ierīce ir jaudīgāka, kam nepieciešama gravēšana. Tajā aplūkoti arī trīs galvenie lāzera elementi un tās darbības princips.
Zonas teorija
Pirms runāt par to, kā darbojas lāzers(piemēram, cietā stāvoklī) ir jāapsver daži fiziskie modeļi. No skolas stundām visi atceras, ka elektroni atrodas ap atomu kodolu noteiktās orbītās vai enerģijas līmeņos. Ja mums nav viena atoma, bet daudzi, tas ir, mēs uzskatām jebkuru trīsdimensiju ķermeni, rodas viena grūtība.
Saskaņā ar Pauli principu, šajā ķermenī ar vienu untā pati enerģija var būt tikai viens elektrons. Turklāt pat mazākais smilšu grauds satur milzīgu atomu skaitu. Šajā gadījumā daba ir atradusi ļoti elegantu izeju - katra elektrona enerģija atšķiras no nākamās enerģijas ar ļoti mazu, gandrīz neatšķiramu vērtību. Šajā gadījumā visi tā paša līmeņa elektroni tiek piespiesti vienā enerģijas zonā. Zonu, kurā atrodas elektroni, kas ir visattālākie no kodola, sauc par valensiju. Zonai, kas seko tai, ir lielāka enerģija. Tajā elektroni brīvi pārvietojas, un to sauc par vadīšanas joslu.
Emisija un absorbcija
Jebkurš lāzers (cietviela, gāze, ķīmiska viela)strādā pie elektronu pārneses principiem no vienas zonas uz otru. Ja gaisma nokrīt uz ķermeņa, tad fotons dod elektronam pietiekami lielu spēku, lai padarītu to augstākā enerģijas stāvoklī. Un otrādi: kad elektrons pāriet no vadīšanas uz valences joslu, tas izstaro vienu fotonu. Ja viela ir pusvadītājs vai dielektriķis, valences un vadīšanas zonas tiek atdalītas ar intervālu, kurā nav līmeņa. Tādējādi elektroni nevar būt tur. Šo intervālu sauc par aizliegto zonu. Ja fotonam ir pietiekami daudz enerģijas, tad elektroni pēkšņi pārvar šo intervālu.
Paaudze
Pamatojas uz cietvielu lāzera darbības principuka tā aizliegtajā zonā tiek radīts tā sauktais apgrieztā līmenis. Elektronu kalpošanas laiks šajā līmenī ir augstāks nekā tā uzturēšanās laiks vadīšanas joslā. Tādējādi noteiktā laika periodā elektroni “uzkrājas” uz tā. To sauc par apgriezto populāciju. Kad vēlamais viļņa garuma fotons šķērso tādu līmeni, kas ir punktēts ar elektroniem, tas rada vienlaicīgu daudzu līdzīga garuma un fāzes gaismas viļņu skaitu. Tas nozīmē, ka lavīnu elektroni visi vienlaicīgi tiek pārvesti uz zemes stāvokli, radot pietiekami lielu jaudu monohromatisku fotonu staru. Jāatzīmē, ka pirmās lāzera izstrādātāju galvenā problēma bija tādu vielu kombinācijas meklēšana, kurām būtu iespējams izmantot viena no līmeņiem apgriezto populāciju. Pirmā darba viela bija dopota rubīns.
Lāzera sastāvs
Cietvielu lāzers navatšķiras no citām sugām. Darba ķermeni, kurā tiek veikta apgrieztā populācija vienā no līmeņiem, apgaismo kāds gaismas avots. To sauc par pumpēšanu. Bieži vien tā var būt parastā kvēlspuldze vai gāzes izlādes caurule. Darba šķidruma divi paralēli gali (cietvielu lāzers nozīmē kristālu, gāze - retināta barotne) veido spoguļu sistēmu vai optisko rezonatoru. Tas starā savāc tikai tos fotonus, kas iet paralēli izejas caurumam. Cietvielu lāzeri parasti tiek sūknēti, izmantojot zibspuldzes.
Cietvielu lāzeru veidi
Atkarībā no lāzera stara izvades metodesatšķirt nepārtrauktu un impulsu lāzeru. Katrs no viņiem atrod pielietojumu un tam ir savas īpatnības. Galvenā atšķirība ir tā, ka impulsa cietvielu lāzeriem ir lielāka jauda. Tā kā katram kadram fotoni it kā "uzkrājas", viens impulss spēj radīt vairāk enerģijas nekā nepārtraukta ģenerēšana līdzīgā laika periodā. Jo mazāk impulss ilgst, jo spēcīgāks ir katrs “šāviens”. Šobrīd tehnoloģiski ir iespējams uzbūvēt femtosekunžu lāzeru. Viens no viņa impulsiem ilgst apmēram 10-15 sekundes. Šī atkarība ir saistīta ar faktu, ka iepriekš aprakstītie apgrieztās populācijas procesi ilgst ļoti, ļoti maz. Jo ilgāk jāgaida, kamēr lāzers "aizdegas", jo vairāk elektroniem ir laiks atstāt apgriezto līmeni. Attiecīgi fotonu koncentrācija un izejas stara enerģija samazinās.
Lāzergravēšana
Raksti uz metāla un stikla virsmaslietas rotā cilvēka ikdienu. Tos var pielietot mehāniski, ķīmiski vai ar lāzeru. Pēdējā metode ir vismodernākā. Tās priekšrocības salīdzinājumā ar citām metodēm ir šādas. Tā kā uz apstrādājamo virsmu nav tiešas ietekmes, zīmējuma vai uzraksta pielietošanas procesā ir gandrīz neiespējami sabojāt lietu. Lāzera stars izdedzina ļoti seklas rievas: virsma ar šādu gravējumu paliek gluda, kas nozīmē, ka lieta nav bojāta un kalpos ilgāk. Metāla gadījumā lāzera stars maina pašas vielas struktūru, un uzraksts netiks izdzēsts daudzus gadus. Ja lietojat kādu lietu uzmanīgi, neiegremdējiet to skābē vai nedeformējieties, tad vairākas paaudzes uz tās esošais raksts noteikti tiks saglabāts. Vislabāk gravēšanai izvēlēties cietvielu pulsējošu lāzeru divu iemeslu dēļ: procesus cietā stāvoklī ir vieglāk kontrolēt, un tas ir optimāls attiecībā uz jaudas un cenas attiecību.
Uzstādīšana
Gravēšanai ir īpašas instalācijas.Papildus pašam lāzerim tie sastāv no mehāniskām vadotnēm, pa kurām lāzers pārvietojas, un vadības iekārtām (datoram). Lāzera mašīna tiek izmantota daudzās cilvēka darbības jomās. Iepriekš mēs runājām par mājsaimniecības priekšmetu dekorēšanu. Personalizētie galda piederumi, šķiltavas, glāzes, pulksteņi ilgi paliks ģimenē un atgādinās par priecīgiem mirkļiem.
Tomēr ne tikai mājsaimniecības, bet arī rūpniecībasprecēm nepieciešama gravēšana ar lāzeru. Lielas rūpnīcas, piemēram, automašīnas, ražo detaļas milzīgos daudzumos: simtiem tūkstošu vai miljonu. Katrs šāds elements ir jāatzīmē - kad un kurš to izveidoja. Nav labāka veida kā lāzergravēšana: skaitļi, izgatavošanas laiks, kalpošanas laiks ilgu laiku paliks pat uz kustīgām daļām, kurām palielinās nodiluma risks. Šajā gadījumā lāzera mašīna ir jānošķir ar palielinātu jaudu, kā arī drošību. Galu galā, ja gravēšana maina metāla daļas īpašības pat par procentu daļu, tā var atšķirīgi reaģēt uz ārējām ietekmēm. Piemēram, uzlauzt uzraksta vietā. Tomēr mājas lietošanai ir piemērota vienkāršāka un lētāka uzstādīšana.
