עקרונות וסוגי לייזר

עקרונות וסוגים שללייזר
מה זה לייזר?
לייזר (הגברת אור על ידי פליטה מגורה של קרינה); כדי לקבל מושג טוב יותר, התבוננו בתמונה למטה:

אטום ברמת אנרגיה גבוהה יותר עובר באופן ספונטני לרמת אנרגיה נמוכה יותר ופולט פוטון, תהליך הנקרא קרינה ספונטנית.
ניתן להבין את המונח הפופולרי כך: כדור על הקרקע הוא המיקום המתאים ביותר שלו, כאשר הכדור נדחף לאוויר על ידי כוח חיצוני (הנקרא שאיבה), ברגע שהכוח החיצוני נעלם, הכדור נופל מגובה רב, ומשחרר כמות מסוימת של אנרגיה. אם הכדור הוא אטום ספציפי, אז אטום זה פולט פוטון באורך גל מסוים במהלך המעבר.

סיווג לייזרים
אנשים ששלטו בעיקרון יצירת הלייזר והחלו לפתח צורות שונות של לייזר, אם על פי חומר העבודה של הלייזר לסווג, ניתן לחלק אותו ללייזר גז, לייזר מוצק, לייזר מוליך למחצה וכו'.
1, סיווג לייזר גז: אטום, מולקולה, יון;
חומר העבודה של לייזר גז הוא גז או אדי מתכת, המאופיינים בטווח אורכי גל רחב של פלט לייזר. הנפוץ ביותר הוא לייזר CO2, שבו CO2 משמש כחומר עבודה ליצירת לייזר אינפרא אדום של 10.6 מיקרון על ידי עירור פריקה חשמלית.
מכיוון שחומר העבודה של לייזר הגז הוא גז, המבנה הכללי של הלייזר גדול מדי, ואורך הגל של הפלט של לייזר הגז ארוך מדי, ביצועי עיבוד החומר אינם טובים. לכן, לייזרי גז הוצאו מהשוק במהרה, והיו בשימוש רק בתחומים ספציפיים מסוימים, כגון סימון לייזר של חלקי פלסטיק מסוימים.
2, לייזר מוצקסיווג: אודם, Nd:YAG וכו';
חומר העבודה של לייזר במצב מוצק הוא אודם, זכוכית ניאודימיום, איטריום אלומיניום גארנט (YAG) וכו', שהוא כמות קטנה של יונים המשולבים באופן אחיד בגביש או בזכוכית של החומר כמטריקס, הנקראים יונים פעילים.
לייזר במצב מוצק מורכב מחומר עובד, מערכת שאיבה, מהוד ומערכת קירור וסינון. הריבוע השחור במרכז התמונה למטה הוא גביש לייזר, שנראה כמו זכוכית שקופה בצבע בהיר ומורכב מגביש שקוף מסומם במתכות אדמה נדירות. זהו המבנה המיוחד של אטום מתכת האדמה הנדירה שיוצר היפוך אוכלוסיית חלקיקים כאשר הוא מואר על ידי מקור אור (פשוט הבינו שכדורים רבים על הקרקע נדחפים לאוויר), ואז פולט פוטונים כאשר החלקיקים עוברים, וכאשר מספר הפוטונים מספיק, נוצר לייזר. על מנת להבטיח שהלייזר הנפלט מופק בכיוון אחד, ישנן מראות מלאות (העדשה השמאלית) ומראות פלט חצי-רפלקטיביות (העדשה הימנית). כאשר הלייזר מופק, ולאחר מכן באמצעות עיצוב אופטי מסוים, נוצרת אנרגיית לייזר.

3, לייזר מוליך למחצה
כשמדובר בלייזרים מוליכים למחצה, ניתן להבין אותם בפשטות כפוטודיודה, יש צומת PN בדיודה, וכאשר מוסיפים זרם מסוים, נוצר מעבר אלקטרוני במוליך למחצה כדי לשחרר פוטונים, וכתוצאה מכך נוצר לייזר. כאשר אנרגיית הלייזר המשתחררת על ידי המוליך למחצה קטנה, ניתן להשתמש בהתקן מוליך למחצה בעל הספק נמוך כמקור משאבה (מקור עירור) של...לייזר סיבים, כך נוצר לייזר הסיבים. אם מגדילים את עוצמת לייזר המוליך למחצה עד כדי כך שניתן יהיה להפיק אותו ישירות לחומרים מעובדים, הוא הופך ללייזר מוליך למחצה ישיר. כיום, לייזרים מוליכים למחצה ישירים בשוק הגיעו לרמה של 10,000 וואט.

בנוסף ללייזרים שהוזכרו לעיל, אנשים המציאו גם לייזרים נוזליים, הידועים גם כלייזרי דלק. לייזרים נוזליים מורכבים יותר בנפח ובחומר הפעולה שלהם מאשר מוצקים, ונמצאים בשימוש לעתים רחוקות.