Lazer bağlantısı ve fonksiyonları

Lazerin temel bağlantısı

Lazerler, modern lazer işleme sistemlerinin temel çekirdek eklentilerinden biridir. Lazerlerin pek çok çeşidi olmasına rağmen hepsi Uyarım ve uyarılmış radyasyon yoluyla lazer ışığı , böylece lazerin temel bağlantısı sabittir, yani çalışma maddesi, uyarma kaynağı ve optik rezonatör üç bölümden oluşur. Pompa kaynağı, lazer için ışık kaynağını sağlar ve kazanç ortamı (aynı zamanda çalışma maddesi olarak da bilinir), pompa kaynağı tarafından sağlanan enerjiyi emer ve ışığı güçlendirir. Rezonatör, pompa ışık kaynağı ile kazanç ortamı arasındaki döngüdür. Rezonatör salınır ve lazerin çıkış modunu seçer.

Lazer ekleme fonksiyonu

motivasyon kaynağı. Çalışan maddede parçacık sayısı inversiyonunun ortaya çıkmasını sağlamak için, parçacık sistemini yüksek enerji seviyelerinde parçacık sayısını artıracak şekilde uyaracak belirli bir yöntemin kullanılması gerekir. Gaz deşarj yöntemi, elektriksel uyarma adı verilen kinetik enerjiye sahip elektronları kullanarak çalışma maddesini uyarmak için kullanılabilir; darbeli ışık kaynağı aynı zamanda optik uyarma olarak adlandırılan uyarımı oluşturmak için çalışma maddesini ışınlamak için de kullanılabilir; termal uyarım, kimyasal uyarım vb. vardır. Çeşitli teşviklere mecazi olarak pompalama veya pompalama denir. Lazer çıktısını sürekli olarak elde etmek için, uyarılmış durumdaki parçacık sayısını korumak amacıyla sürekli olarak 'pompalamak' gerekir. Bir enerji kaynağı olarak pompa kaynağı, kazanç ortamını uyarmak için fotonlar üretmek için kullanılır. Pompa kaynağı tarafından yayılan fotonlar, popülasyonun tersine çevrilmesini sağlamak için kazanç ortamındaki parçacıkları temel durumdan yüksek enerji seviyelerine pompalar. Uyarma mekanizması, optik uyarma (optik pompalama), gaz deşarjı uyarımı, kimyasal uyarım ve nükleer enerji uyarımını içerir. Şu anda, pompa kaynağı genellikle yüksek güçlü yarı iletken lazeri (LD) benimser ve ana işlevi elektrik enerjisinin ışık enerjisine dönüşümünü tamamlamaktır.

Lazer çalışma maddesi. Lazerin üretilmesi için gaz, sıvı, katı veya yarı iletken olabilen uygun bir çalışma maddesi seçilmelidir. Lazer ışığı elde etmek için gerekli koşulları yaratmak amacıyla bu ortamda popülasyonun tersine çevrilmesi sağlanabilir. Açıkçası, yarı kararlı enerji seviyelerinin varlığı, popülasyonun tersine çevrilmesinin gerçekleştirilmesi için çok faydalıdır. 1000'e yakın çalışma malzemesi çeşidi vardır ve üretilebilen lazer dalga boyları, vakum ultraviyole bandından çok geniş olan uzak kızılötesi bandına kadar uzanır. Kazanç ortamı, çıkış lazerinin dalga boyunu belirlerken popülasyonun tersine çevrilmesini sağlamak ve ışığı yükseltmek için kullanılır. Kazanç ortamı sıvı, gaz ve katı olabilir. Organik çözeltiler gibi sıvılar, karbondioksit gibi gazlar ve yakut gibi katılar. Kazanç ortamının temel gereksinimi, uyarıldıktan sonra fototermal dönüşüm yerine foton üretmektir ve enerji seviyeleri arasında geçişin gerçekleşebilmesi için içindeki parçacıkların nispeten izole bir durumda olmaları gerekir.

Optik rezonatör. Uygun bir çalışma maddesi ve uyarma kaynağı ile popülasyonun tersine çevrilmesi sağlanabilir ancak bu şekilde üretilen uyarılmış emisyonun yoğunluğu uygulanamayacak kadar düşüktür. Daha sonra, uyarılmış radyasyonu 'yükseltmek' için optik rezonatörlerin kullanılabileceği düşünülüyordu. Optik rezonatör, belirli geometrik şekle ve optik yansıma özelliklerine sahip, belirli bir şekilde birleştirilmiş iki aynadan oluşur. Rezonatör esas olarak lazerin 'depolanması' ve 'arındırılması' rolünü oynar. Aynı zamanda rezonatör, boşluktaki fotonların aynı frekansa/dalga boyuna, faza ve ilerleme yönüne sahip olmasını sağlayabilir, böylece lazerin iyi yönlülüğü ve tutarlılığı olur. Ana işlevi, ilk olarak, uyarılmış radyasyon fotonlarının tutarlı bir sürekli salınım oluşturmak üzere boşluk içinde birçok kez ileri geri hareket etmesini sağlayacak şekilde optik geri bildirim yeteneği sağlamaktır. İkincisi, boşluktaki ileri geri hareket eden salınımlı ışının yönü ve frekansı, çıkış lazerinin belirli bir yönlülüğe ve tek renkliliğe sahip olmasını sağlamak için sınırlıdır.