レーザー固体：原則を操作し、アプリケーション

この記事では、単色放射の源であり、他のタイプのオーバー固体レーザの利点は何であるかを示しています。 ここでは、コヒーレント放射、なぜパルスデバイスより強力な、必要とされている彫刻の世代がどのように語られています。 また、必要な3つのレーザ素子とそのしくみが考えられています。

バンド理論

我々は（例えば、固体）レーザーを操作する方法について話す前に、物理モデルのいくつかを検討すべきです。 学校の授業から、一つは核の周りの電子が特定の軌道やエネルギーレベルに配置されていることを覚えています。 私達の処分ではない一つの原子、および多くで、つまり、我々は任意の三次元体を考えると、一つの問題があります。

よるパウリ原理、 1と同じエネルギーを持つこの体に一つだけの電子することができます。 したがっても小さい粒子は、原子の多数を含んでいます。 性質は、この場合、非常に優雅な出口を発見した - 非常に小さく、ほとんど識別できない量に隣接する異なる各電子エネルギーのエネルギー。 この場合の1つのレベルの全ての電子は、単一のエネルギー帯に「押されました」。 コア電子から最も遠い位置する領域は、原子価と呼ばれます。 彼女の領域は、より高いエネルギーを持って従ってください。 それは自由に動く電子、それは伝導帯と呼ばれています。

排出量と吸収

任意レーザ（固体、ガス、化学物質）は、一つのゾーンから別の電子遷移の原理で動作します。 あなたの体が光にさらされた場合、電子の光子は、彼はより高いエネルギー状態にあったに十分な電力を提供します。 逆に、電子が価の伝導帯から転送されたとき、それは光子を放出します。 材料は、半導体または絶縁体である場合、価電子帯と伝導帯がでないレベル間隔によって分離されます。 したがって、電子はそこにすることはできません。 この間隔は、バンドギャップと呼ばれています。 光子が十分なエネルギーを持っている場合、電子は、この間隔を克服ジャンプ。

世代

固体レーザの動作原理は禁止ゾーン内の物質は、いわゆる反転層を作成しているという事実に基づいています。 このレベルでの電子の寿命は、伝導帯での彼の滞在中よりも高くなっています。 従って、その上に一定時間内に電子を「蓄積」。 これは、反転分布と呼ばれています。 点線電子によるこのレベルは、光子が所望の波長を通過する際、光の波の同じ長さおよび位相の多数の同時生成を引き起こします。 すなわち、電子は単色光子のビーム十分に高いパワーを発生、基底状態に一斉雪崩されています。 なお、第1のレーザの開発の主な問題は、対象のレベルの一つの可能な反転分布であろう物質のそのような組合せを見出すことであったことに留意すべきです。 最初の作動媒体合金鋼ルビー。

レーザの組成

主要コンポーネントの固体レーザは、他の種とは異なります。 レベルのいずれかの反転分布は、光源によって照明された作動流体。 これは、ポンプと呼ばれています。 それは、多くの場合、通常の白熱電球又はガス放電管であってもよいです。 作動流体の二つの平行な延出端（固体レーザ結晶は、ガスを想定 - 真空雰囲気）はミラーのシステム、又は光共振器を形成します。 これは、ビーム出口に平行でのみ光子に集まります。 励起固体レーザは、典型的には、フラッシュランプを介して起こります。

固体レーザの種類

レーザ光出力のモードに応じて連続したパルスレーザを区別する。 それらのそれぞれを使用し、独自の特性を持っています。 主な違い - パルス固体レーザは、より高い能力を有します。 「積み重ね」のような各ショット光子用のため、次につのパルスは、同じ期間に連続発振よりも高いエネルギーを送達することができます。 小さなパルスは、それぞれ、より強力な「ショット」を継続します。 現時点では、構築する技術も可能であるフェムト秒レーザーを。 そのパルスの一つは、約10 ^-15秒続きます。 そのような依存性は、上記のように逆のプロセスの集団は非常に非常に小さい持続するという事実に関連しています。 あなたは、レーザーを「撃つ」前に待機する必要が長く、より多くの電子が反転レベルを残すための時間を持っています。 従って、出力ビームの減少した濃度及び光子エネルギー。

レーザー彫刻

人の日常生活で飾られた金属とガラスのアイテムの表面上のパターン。 これらは、化学的にまたはレーザーによって、機械的に適用することができます。 後者の方法は、最も近代的です。 以下のような他の方法を超えるその利点。 作業面に直接影響が存在しないので、パターン又は刻印を適用する過程でのものに損傷を与えることはほとんど不可能です。 レーザービーム火傷非常に浅い溝：遺骨が刻まれ、表面は滑らかにし、そのため、事が破損していないと長持ちします。 金属のレーザビームの場合、問題の非常に構造が変化し、言葉は長年にわたってフェードしません。 ものは慎重に使用した場合は、その上にパターンの数世代を正確に保存、酸でそれを浸したり、変形しません。 レーザー彫刻は、2つの理由のスイッチング固体を選択するのが最善です：固形物の処理は、管理が容易であり、それは、出力と価格の比率のために最適です。

インスト

彫刻は、特別なインストールがあります。 直接レーザーに加えて、それらは機械的ガイド、レーザ移動し、監視装置（コンピュータ）からなります。 レーザ加工機は、人間の活動の多くの分野で使用されています。 上記の私たちは、日常のアイテムを飾るについて話しました。 長い時間のための登録カトラリー、ライター、メガネ、時計は家族のままになりますし、幸せな瞬間を思い出すことでしょう。

しかし、国内だけでなく、工業製品だけではないが、レーザー彫刻が必要です。 何千あるいは何百万、数百：例えば自動車などの大型プラントでは、膨大な数の詳細を発表しました。 各項目は、マークされなければならない - とき、誰がそれを作成しました。 レーザー彫刻より良い方法、非、リリースタイムを見つけるために、寿命は摩耗のリスクが増加した、でも可動部分のために長くなります。 この場合、レーザ加工機は、高容量と安全性によって特徴づけされなければなりません。 すべての後、パーセント変化の少なくとも一部の彫刻は、金属部品の性質は、それが外部の刺激に異なった反応をすることができます。 例えば、碑文の適用のポイントで休憩。 しかし、家庭での使用に適した単純で安価設置。