Laseraufsatz und Funktionen

Grundlegende Befestigung eines Lasers

Laser gehören zu den wesentlichen Kernbestandteilen moderner Laserbearbeitungsanlagen. Obwohl es viele Arten von Lasern gibt, erzeugen sie alle Laserlicht durch Anregung und stimulierte Strahlung, daher ist die Grundbefestigung des Lasers festgelegt, d. h. der Arbeitsstoff, die Anregungsquelle und der optische Resonator bestehen aus drei Teilen. Die Pumpquelle stellt die Lichtquelle für den Laser dar, und das Verstärkungsmedium (auch als Arbeitssubstanz bekannt) absorbiert die von der Pumpquelle bereitgestellte Energie und verstärkt das Licht. Der Resonator ist die Schleife zwischen der Pumplichtquelle und dem Verstärkungsmedium. Der Resonator schwingt und wählt den Modus zur Ausgabe des Lasers aus.

Laserbefestigungsfunktion

Quelle der Motivation. Damit die Teilchenzahlumkehr im Arbeitsstoff auftritt, muss das Teilchensystem durch eine bestimmte Methode angeregt werden, um die Zahl der Teilchen bei hohen Energieniveaus zu erhöhen. Mit der Gasentladungsmethode kann der Arbeitsstoff durch den Einsatz von Elektronen mit kinetischer Energie angeregt werden, was als elektrische Anregung bezeichnet wird; Die gepulste Lichtquelle kann auch zur Bestrahlung des Arbeitsstoffs verwendet werden, um eine Anregung zu erzeugen, die als optische Anregung bezeichnet wird. Es gibt thermische Anregung, chemische Anregung usw. Verschiedene Anreize werden im übertragenen Sinne als Pumpen oder Pumpen bezeichnet. Um die Laserleistung kontinuierlich zu erhalten, ist es notwendig, kontinuierlich zu „pumpen“, um die Anzahl der Teilchen im angeregten Zustand aufrechtzuerhalten. Als Energiequelle dient die Pumpquelle zur Erzeugung von Photonen zur Anregung des Verstärkungsmediums. Die von der Pumpquelle emittierten Photonen pumpen die Partikel im Verstärkungsmedium vom Grundzustand auf hohe Energieniveaus, um eine Besetzungsinversion zu erreichen. Der Anregungsmechanismus umfasst optische Anregung (optisches Pumpen), Gasentladungsanregung, chemische Anregung und Kernenergieanregung. Gegenwärtig verwendet die Pumpquelle im Allgemeinen einen Hochleistungs-Halbleiterlaser (LD), dessen Hauptfunktion darin besteht, die Umwandlung elektrischer Energie in Lichtenergie abzuschließen.

Laserarbeitssubstanz. Zur Erzeugung des Lasers muss ein geeigneter Arbeitsstoff ausgewählt werden, der gasförmig, flüssig, fest oder halbleitend sein kann. In diesem Medium kann eine Besetzungsinversion erreicht werden, um die notwendigen Bedingungen für die Gewinnung von Laserlicht zu schaffen. Offensichtlich ist die Existenz metastabiler Energieniveaus sehr vorteilhaft für die Verwirklichung der Populationsinversion. Es gibt fast 1.000 Arten von Arbeitsmaterialien, und die Laserwellenlängen, die erzeugt werden können, reichen vom Vakuum-Ultraviolettband bis zum sehr breiten Ferninfrarotband. Das Verstärkungsmedium wird verwendet, um eine Besetzungsumkehr zu erreichen und das Licht zu verstärken, während gleichzeitig die Wellenlänge des Ausgangslasers bestimmt wird. Das Verstärkungsmedium kann flüssig, gasförmig und fest sein. Flüssigkeiten wie organische Lösungen, Gase wie Kohlendioxid und Feststoffe wie Rubine. Die grundlegende Anforderung des Verstärkungsmediums besteht darin, nach der Anregung Photonen anstelle einer photothermischen Umwandlung zu erzeugen, und die darin enthaltenen Partikel müssen sich in einem relativ isolierten Zustand befinden, bevor der Übergang zwischen Energieniveaus stattfinden kann.

Optischer Resonator. Mit einem geeigneten Arbeitsstoff und einer geeigneten Anregungsquelle kann eine Besetzungsinversion erreicht werden, die Intensität der auf diese Weise erzeugten stimulierten Emission ist jedoch zu gering, um angewendet zu werden. Damals wurde angenommen, dass optische Resonatoren zur „Verstärkung“ der stimulierten Strahlung verwendet werden könnten. Der optische Resonator besteht aus zwei Spiegeln mit bestimmter geometrischer Form und optischen Reflexionseigenschaften, die auf bestimmte Weise kombiniert sind. Der Resonator spielt hauptsächlich die Rolle der „Speicherung“ und „Reinigung“ des Lasers. Gleichzeitig kann der Resonator dafür sorgen, dass die Photonen im Hohlraum die gleiche Frequenz/Wellenlänge, Phase und Laufrichtung haben, sodass der Laser eine gute Richtwirkung und Kohärenz aufweist. Seine Hauptfunktion besteht erstens darin, eine optische Rückkopplungsfunktion bereitzustellen, sodass die angeregten Strahlungsphotonen mehrmals im Hohlraum hin und her wandern, um eine kohärente kontinuierliche Schwingung zu bilden. Zweitens sind Richtung und Frequenz des hin- und herschwingenden Strahls im Hohlraum begrenzt, um sicherzustellen, dass der Ausgangslaser eine bestimmte Richtungsabhängigkeit und Monochromatizität aufweist.