اصول و انواع لیزر

اصول و انواعلیزر
لیزر چیست؟
لیزر (تقویت نور با انتشار تحریک شده تابش)؛ برای درک بهتر، به تصویر زیر توجه کنید:

یک اتم در سطح انرژی بالاتر به طور خود به خود به سطح انرژی پایین تر منتقل می شود و یک فوتون ساطع می کند، فرآیندی که تابش خود به خودی نامیده می شود.
عامه پسند را می توان اینگونه فهمید: توپ روی زمین مناسب ترین موقعیت آن است، زمانی که توپ با نیروی خارجی به هوا هل داده می شود (به نام پمپاژ)، لحظه ای که نیروی خارجی ناپدید می شود، توپ از ارتفاع بالا می افتد و رها می شود. مقدار معینی از انرژی اگر توپ یک اتم خاص باشد، آن اتم در طول انتقال فوتونی با طول موج مشخص ساطع می کند.

طبقه بندی لیزرها
مردم بر اصل تولید لیزر مسلط شده اند، شروع به توسعه اشکال مختلف لیزر کردند، اگر با توجه به مواد کار لیزر برای طبقه بندی، می توان آنها را به لیزر گاز، لیزر جامد، لیزر نیمه هادی و غیره تقسیم کرد.
1، طبقه بندی لیزر گاز: اتم، مولکول، یون.
ماده کار لیزر گازی گاز یا بخار فلزی است که با طیف وسیعی از طول موج خروجی لیزر مشخص می شود. متداول ترین لیزر CO2 است که در آن از CO2 به عنوان ماده موثر برای تولید لیزر مادون قرمز 10.6um با تحریک تخلیه الکتریکی استفاده می شود.
از آنجایی که ماده کار لیزر گاز گاز است، ساختار کلی لیزر بسیار بزرگ است و طول موج خروجی لیزر گاز بسیار طولانی است، عملکرد پردازش مواد خوب نیست. بنابراین، لیزرهای گازی به زودی از بازار حذف شدند و فقط در مناطق خاصی مانند علامت گذاری لیزری قطعات پلاستیکی خاص مورد استفاده قرار گرفتند.
2, لیزر جامدطبقه بندی: یاقوت، Nd:YAG و غیره؛
ماده کار لیزر حالت جامد یاقوت، شیشه نئودیمیم، گارنت آلومینیوم ایتریوم (YAG) و غیره است که مقدار کمی یون است که به طور یکنواخت در کریستال یا شیشه ماده به عنوان ماتریکس به نام یون های فعال گنجانده شده است.
لیزر حالت جامد از یک ماده فعال، یک سیستم پمپاژ، یک تشدید کننده و یک سیستم خنک کننده و فیلتر تشکیل شده است. مربع سیاه رنگ در وسط تصویر زیر یک کریستال لیزری است که شبیه یک شیشه شفاف رنگ روشن است. از یک کریستال شفاف آغشته به فلزات خاکی کمیاب تشکیل شده است. این ساختار ویژه اتم فلز خاکی کمیاب است که وقتی توسط یک منبع نور روشن می شود، یک وارونگی جمعیت ذرات را تشکیل می دهد (به سادگی درک کنید که بسیاری از توپ های روی زمین به هوا رانده می شوند)، و سپس در هنگام انتقال ذرات فوتون ساطع می کند. تعداد فوتون ها کافی است، تشکیل لیزر. برای اطمینان از خروجی لیزر ساطع شده در یک جهت، آینه های کامل (عدسی چپ) و آینه های خروجی نیمه بازتابنده (عدسی سمت راست) وجود دارد. هنگامی که لیزر خروجی و سپس از طریق یک طراحی نوری خاص، تشکیل انرژی لیزر.

3, لیزر نیمه هادی
وقتی صحبت از لیزرهای نیمه هادی به میان می آید، می توان آن را به سادگی به عنوان یک دیود نوری درک کرد، یک اتصال PN در دیود وجود دارد، و هنگامی که جریان خاصی اضافه می شود، انتقال الکترونیکی در نیمه هادی برای آزاد کردن فوتون ها تشکیل می شود و در نتیجه لیزر ایجاد می شود. هنگامی که انرژی لیزر آزاد شده توسط نیمه هادی کم باشد، دستگاه نیمه هادی کم مصرف می تواند به عنوان منبع پمپ (منبع تحریک) استفاده شود.لیزر فیبر، بنابراین لیزر فیبر تشکیل می شود. اگر قدرت لیزر نیمه هادی بیشتر شود تا جایی که بتوان مستقیماً برای پردازش مواد خروجی داد، به یک لیزر نیمه هادی مستقیم تبدیل می شود. در حال حاضر لیزرهای نیمه هادی مستقیم موجود در بازار به سطح 10000 وات رسیده است.

علاوه بر چندین لیزر فوق، مردم لیزرهای مایع را نیز اختراع کرده اند که به لیزر سوختی نیز معروف است. لیزرهای مایع از نظر حجم و ماده کاری پیچیده تر از جامدات هستند و به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند.