Laser baten oinarrizko funtzionamendu-printzipioa (Light Anplification by Stimulated Emission of Radiation) argiaren igorpen estimulatuaren fenomenoan oinarritzen da. Diseinu eta egitura zehatz batzuen bidez, laserek koherentzia, monokromatiko eta distira handiko izpiak sortzen dituzte. Laserrak asko erabiltzen dira teknologia modernoan, besteak beste, komunikazioa, medikuntza, fabrikazioa, neurketa eta ikerketa zientifikoa bezalako alorretan. Haien eraginkortasun handiko eta kontrol zehatzaren ezaugarriek teknologia askoren oinarrizko osagai bihurtzen dituzte. Jarraian, laserren funtzionamendu-printzipioen eta laser mota ezberdinen mekanismoen azalpen zehatza dago.
1. Igorpen estimulatua
Igorpen estimulatualaser-sorkuntzaren oinarrizko printzipioa da, Einsteinek 1917an proposatu zuen lehen aldiz. Fenomeno honek argiaren eta egoera kitzikatuko materiaren arteko elkarrekintzaren bidez fotoi koherenteagoak nola sortzen diren deskribatzen du. Emisio estimulatua hobeto ulertzeko, has gaitezen igorpen espontaneoarekin:
Berezko Igorpena: Atomoetan, molekuletan edo beste partikula mikroskopikoetan, elektroiek kanpoko energia xurga dezakete (adibidez, energia elektrikoa edo optikoa) eta energia maila altuago batera igarotzen dira, egoera kitzikatua izenez ezagutzen dena. Hala ere, egoera kitzikatuko elektroiak ezegonkorrak dira eta, azkenean, energia maila baxuago batera itzuliko dira, oinarrizko egoera bezala ezagutzen dena, epe labur baten ondoren. Prozesu horretan, elektroiak fotoi bat askatzen du, hau da, berezko igorpena. Horrelako fotoiak ausazkoak dira maiztasunaren, fasearen eta norabidearen arabera, eta, beraz, ez dute koherentziarik.
Igorpen estimulatua: Igorpen estimulatuaren gakoa zera da: egoera kitzikatuko elektroi batek bere trantsizio-energiarekin bat datorren energia duen fotoi batekin topo egiten duenean, fotoiak elektroia oinarrizko egoerara itzultzera bultza dezake fotoi berri bat askatzen duen bitartean. Fotoi berria jatorrizkoaren berdina da maiztasunari, faseari eta hedapen-norabideari dagokionez, eta ondorioz, argi koherentea da. Fenomeno honek fotoi kopurua eta energia nabarmen handitzen ditu eta laserren oinarrizko mekanismoa da.
Igorpen estimulatuaren feedback positiboa: Laserraren diseinuan, estimulatutako igorpen-prozesua hainbat aldiz errepikatzen da, eta feedback-efektu positibo honek fotoi kopurua esponentzialki handitu dezake. Barrunbe erresonante baten laguntzaz, fotoien koherentzia mantentzen da, eta argi-izpiaren intentsitatea etengabe handitzen da.
2. Irabazi ertaina
Theertaina irabazifotoien anplifikazioa eta laser irteera zehazten dituen laserreko nukleo-materiala da. Igorpen estimulatuaren oinarri fisikoa da, eta bere propietateek laserren maiztasuna, uhin-luzera eta irteera-potentzia zehazten dituzte. Irabazi-medioaren motak eta ezaugarriek zuzenean eragiten dute laserren aplikazioan eta errendimenduan.
Kitzikapen-mekanismoa: Irabazi-erdian dauden elektroiak energia-maila altuago batera kitzikatu behar ditu kanpoko energia-iturri batek. Prozesu hori kanpoko energia hornitzeko sistemen bidez lortzen da normalean. Kitzikapen-mekanismo arruntak hauek dira:
Ponpaketa Elektrikoa: Irabazi-medioko elektroiak kitzikatzea korronte elektrikoa aplikatuz.
Ponpatze Optikoa: argi-iturri batekin (adibidez, flash lanpara edo beste laser batekin) medioa kitzikatzea.
Energia Mailen Sistema: Irabazi-medioan elektroiak normalean energia-maila zehatzetan banatzen dira. Ohikoenak dirabi mailatako sistemaketalau mailako sistemak. Bi mailatako sistema sinple batean, elektroiak oinarrizko egoeratik egoera kitzikatura igarotzen dira eta gero oinarrizko egoerara itzultzen dira igorpen estimulatuaren bidez. Lau-mailako sistema batean, elektroiek energia-maila desberdinen artean trantsizio konplexuagoak jasaten dituzte, eta askotan eraginkortasun handiagoa dute.
Irabazi-euskarri motak:
Gas Irabazi Ertaina: Adibidez, helio-neoi (He-Ne) laserrak. Gas-irabaziaren euskarriak irteera egonkorragatik eta uhin-luzera finkoagatik ezagunak dira, eta asko erabiltzen dira laborategietan argi-iturri estandar gisa.
Irabazi likidoaren ertaina: Esate baterako, tinta laserrak. Tindagai-molekulek kitzikapen-propietate onak dituzte uhin-luzera desberdinetan, eta sintonizagarriak diren laserretarako aproposak dira.
Solid Gain Media: Adibidez, Nd (neodimioz dopatutako itrio aluminiozko granate) laserrak. Laser hauek oso eraginkorrak eta indartsuak dira, eta asko erabiltzen dira ebaketa, soldadura eta aplikazio medikoetan.
Erdieroaleen irabazi ertaina: Esate baterako, galio arseniuroa (GaAs) materialak asko erabiltzen dira komunikazio eta gailu optoelektronikoetan, hala nola laser diodoak.
3. Erresonatzaile-barrunbea
Theerresonatzaile barrunbeafeedback-a eta anplifikazioa egiteko erabiltzen den laser-eko osagai estrukturala da. Bere oinarrizko funtzioa igorpen estimulatuaren bidez ekoitzitako fotoi kopurua hobetzea da, barrunbearen barruan islatuz eta anplifikatuz, eta horrela laser irteera sendoa eta fokatua sortuz.
Erresonatzaile-barrunbearen egitura: Normalean bi ispilu paraleloz osatuta dago. Bata ispilu guztiz islatzailea da, izenez ezagutzen denaatzeko ispilua, eta bestea ispilu partzialki islatzailea da, izenez ezagutzen denairteera ispilua. Fotoiak barrunbean hara eta hona islatzen dira eta irabazi-medioarekin elkarreraginaren bidez anplifikatu egiten dira.
Erresonantzia Baldintza: Erresonagailuaren barrunbearen diseinuak baldintza batzuk bete behar ditu, hala nola fotoiak barrunbearen barruan uhin geldikorrak sortzen dituztela ziurtatzea. Honek barrunbearen luzera laser uhin-luzeraren multiplo bat izan behar du. Baldintza hauek betetzen dituzten argi-uhinak baino ezin dira modu eraginkorrean anplifikatu barrunbearen barruan.
Irteera Beam: Ispilu partzialki islatzaileak argi-izpi anplifikatuaren zati bat igarotzen uzten du, laser-irteerako izpia osatuz. Izpi honek norabide, koherentzia eta monokromatikotasun handiak ditu.
Gehiago ikasi nahi baduzu edo laserretan interesa baduzu, jar zaitez gurekin harremanetan:
Lumispot
Helbidea: Eraikina 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, Txina
Tel.: + 86-0510 87381808.
Mugikorra: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Webgunea: www.lumispot-tech.com
Argitalpenaren ordua: 2024-09-18