Лазерная насадка и функции

Базовое крепление лазера

Лазеры являются одним из важнейших компонентов современных систем лазерной обработки. Хотя существует много видов лазеров, все они генерируют лазерный свет посредством возбуждения и стимулированного излучения, поэтому основная часть лазера фиксирована, то есть рабочее вещество, источник возбуждения и оптический резонатор состоят из трех частей. Источник накачки обеспечивает источник света для лазера, а усиливающая среда (также известная как рабочее вещество) поглощает энергию, обеспечиваемую источником накачки, и усиливает свет. Резонатор представляет собой контур между источником света накачки и усиливающей средой. Резонатор колеблется и выбирает режим вывода лазера.

Функция крепления лазера

источник мотивации. Для того чтобы в рабочем веществе появилась инверсия числа частиц, необходимо определенным способом возбудить систему частиц для увеличения числа частиц на высоких энергетических уровнях. Газоразрядным методом можно возбудить рабочее вещество за счет электронов с кинетической энергией, что называется электрическим возбуждением; импульсный источник света также может использоваться для облучения рабочего вещества с целью создания возбуждения, которое называется оптическим возбуждением; существуют тепловое возбуждение, химическое возбуждение и т. д. Различные стимулы образно называются накачкой или накачкой. Чтобы непрерывно получать мощность лазера, необходимо непрерывно «накачивать» количество частиц в возбужденном состоянии. В качестве источника энергии источник накачки используется для генерации фотонов для возбуждения усиливающей среды. Фотоны, испускаемые источником накачки, перекачивают частицы в усиливающей среде из основного состояния на высокие энергетические уровни для достижения инверсии населенностей. Механизм возбуждения включает оптическое возбуждение (оптическую накачку), газоразрядное возбуждение, химическое возбуждение и ядерно-энергетическое возбуждение. В настоящее время в качестве источника накачки обычно используется мощный полупроводниковый лазер (ЛД), и его основная функция — завершить преобразование электрической энергии в световую.

Рабочее вещество лазера. Для генерации лазера необходимо выбрать подходящее рабочее вещество, которым может быть газ, жидкость, твердое вещество или полупроводник. В этой среде можно добиться инверсной населенности, чтобы создать необходимые условия для получения лазерного света. Очевидно, что существование метастабильных энергетических уровней очень полезно для реализации инверсной населенности. Существует около 1000 видов рабочих материалов, а длина волны лазера, которую можно генерировать, охватывает диапазон от вакуумного ультрафиолета до дальнего инфракрасного диапазона, который очень широк. Усиливающая среда используется для достижения инверсии населенности и усиления света, одновременно определяя длину волны выходного лазера. Усиливающая среда может быть жидкой, газовой и твердой. Жидкости, такие как органические растворы, газы, такие как углекислый газ, и твердые вещества, такие как рубины. Основное требование к усиливающей среде — генерация фотонов вместо фототермического преобразования после возбуждения, и частицы в ней должны находиться в относительно изолированном состоянии, прежде чем может произойти переход между энергетическими уровнями.

Оптический резонатор. При подходящем рабочем веществе и источнике возбуждения можно добиться инверсии населенности, но интенсивность создаваемого таким образом стимулированного излучения слишком мала для его применения. Тогда считалось, что оптические резонаторы можно использовать для «усиления» стимулированного излучения. Оптический резонатор состоит из двух зеркал определенной геометрической формы и оптических характеристик отражения, объединенных определенным образом. Резонатор в основном играет роль «хранения» и «очистки» лазера. В то же время резонатор может заставить фотоны в резонаторе иметь одинаковую частоту/длину волны, фазу и направление движения, так что лазер имеет хорошую направленность и когерентность. Его основная функция заключается, во-первых, в обеспечении возможности оптической обратной связи, благодаря чему фотоны стимулированного излучения многократно перемещаются взад и вперед в резонаторе, образуя когерентные непрерывные колебания. Во-вторых, направление и частота возвратно-поступательного колеблющегося луча в резонаторе ограничены, чтобы гарантировать, что выходной лазер имеет определенную направленность и монохроматичность.