Fixation et fonctions du laser

Fixation de base d'un laser

Les lasers sont l’un des éléments essentiels des systèmes de traitement laser modernes. Bien qu'il existe de nombreux types de lasers, ils génèrent tous lumière laser par excitation et rayonnement stimulé, de sorte que la fixation de base du laser est fixe, c'est-à-dire que la substance active, la source d'excitation et le résonateur optique sont composés de trois parties. La source de pompe fournit la source de lumière pour le laser et le milieu de gain (également appelé substance de travail) absorbe l'énergie fournie par la source de pompe et amplifie la lumière. Le résonateur est la boucle entre la source lumineuse de pompe et le milieu de gain. Le résonateur oscille et sélectionne le mode de sortie du laser.

Fonction de fixation laser

source de motivation. Afin de faire apparaître l'inversion du nombre de particules dans la substance active, une certaine méthode doit être utilisée pour exciter le système de particules afin d'augmenter le nombre de particules à des niveaux d'énergie élevés. La méthode de décharge gazeuse peut être utilisée pour exciter la substance active en utilisant des électrons dotés d'une énergie cinétique, appelée excitation électrique ; la source de lumière pulsée peut également être utilisée pour irradier la substance active afin de générer une excitation, appelée excitation optique ; il existe l'excitation thermique, l'excitation chimique, etc. Diverses incitations sont appelées au sens figuré pompage ou pompage. Afin d'obtenir en continu la sortie laser, il est nécessaire de « pomper » en continu pour maintenir le nombre de particules dans l'état excité. En tant que source d'énergie, la source de pompe est utilisée pour générer des photons afin d'exciter le milieu à gain. Les photons émis par la source de pompage pompent les particules dans le milieu de gain de l'état fondamental vers des niveaux d'énergie élevés pour réaliser une inversion de population. Le mécanisme d'excitation comprend l'excitation optique (pompage optique), l'excitation par décharge gazeuse, l'excitation chimique et l'excitation par énergie nucléaire. À l'heure actuelle, la source de pompe adopte généralement un laser à semi-conducteur (LD) de haute puissance et sa fonction principale est d'achever la conversion de l'énergie électrique en énergie lumineuse.

Substance de travail laser. La génération du laser doit sélectionner une substance active appropriée, qui peut être un gaz, un liquide, un solide ou un semi-conducteur. L'inversion de population peut être réalisée dans ce milieu pour créer les conditions nécessaires à l'obtention de la lumière laser. De toute évidence, l’existence de niveaux d’énergie métastables est très bénéfique à la réalisation de l’inversion de population. Il existe près de 1 000 types de matériaux de travail, et les longueurs d’onde laser qui peuvent être générées couvrent la bande ultraviolette sous vide jusqu’à la bande infrarouge lointain, qui est très large. Le milieu de gain est utilisé pour réaliser une inversion de population et amplifier la lumière, tout en déterminant la longueur d'onde du laser de sortie. Le milieu de gain peut être liquide, gazeux et solide. Des liquides comme les solutions organiques, des gaz comme le dioxyde de carbone et des solides comme les rubis. L'exigence de base du milieu à gain est de générer des photons au lieu d'une conversion photothermique après avoir été excité, et les particules qu'il contient doivent être dans un état relativement isolé avant que la transition entre les niveaux d'énergie puisse se produire.

Résonateur optique. Avec une substance active et une source d'excitation appropriées, une inversion de population peut être obtenue, mais l'intensité de l'émission stimulée produite de cette manière est trop faible pour être appliquée. On pensait alors que des résonateurs optiques pourraient être utilisés pour « amplifier » le rayonnement stimulé. Le résonateur optique est composé de deux miroirs présentant certaines formes géométriques et caractéristiques de réflexion optique combinées de manière spécifique. Le résonateur joue principalement le rôle de « stocker » et de « purifier » le laser. Dans le même temps, le résonateur peut faire en sorte que les photons dans la cavité aient la même fréquence/longueur d'onde, phase et direction de fonctionnement, de sorte que le laser ait une bonne directivité et cohérence. Sa fonction principale est, premièrement, de fournir une capacité de rétroaction optique, de sorte que les photons de rayonnement stimulés se déplacent plusieurs fois dans la cavité pour former une oscillation continue cohérente. Deuxièmement, la direction et la fréquence du faisceau oscillant alternatif dans la cavité sont limitées pour garantir que le laser de sortie présente une certaine directivité et monochromaticité.