Ang mga bunga ng siyentipiko at teknolohikal na pag-unlad ay hindi palaging makikita ang kanilang konkretong praktikal na pagpapahayag kaagad pagkatapos ng paghahanda ng teoretikal na batayan. Nangyari ito sa teknolohiya ng laser, ang mga posibilidad na hindi pa ganap na isiniwalat sa ngayon. Ang teorya ng optical quantum generators, batay sa kung saan nilikha ang konsepto ng mga aparato na nagpapalabas ng electromagnetic radiation, ay bahagyang pinagkadalubhasaan dahil sa pag-optimize ng teknolohiya ng laser. Gayunpaman, napapansin ng mga eksperto na ang potensyal ng optical radiation ay maaaring maging batayan para sa ilang pagtuklas sa hinaharap.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng device
Sa kasong ito, ang quantum generator ay nauunawaan bilang isang laser device na gumagana sa optical range sa ilalim ng mga kondisyon ng stimulated monochromatic, electromagnetic o coherent radiation. Ang mismong pinagmulan ng salitang laser sa pagsasalin ay nagpapahiwatig ng epekto ng light amplification.sa pamamagitan ng stimulated emission. Sa ngayon, may ilang mga konsepto para sa pagpapatupad ng isang laser device, na dahil sa kalabuan ng mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang optical quantum generator sa iba't ibang mga kondisyon.
Ang pangunahing pagkakaiba ay ang prinsipyo ng pakikipag-ugnayan ng laser radiation sa target na substance. Sa proseso ng radiation, ang enerhiya ay ibinibigay sa ilang mga bahagi (quanta), na nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang likas na katangian ng epekto ng emitter sa nagtatrabaho na kapaligiran o ang materyal ng target na bagay. Kabilang sa mga pangunahing parameter na nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin ang mga antas ng electrochemical at optical effect ng laser, ang pagtutok, ang antas ng flux concentration, wavelength, directionality, atbp ay nakikilala. Sa ilang mga teknolohikal na proseso, ang mode ng oras ng radiation ay gumaganap din ng isang papel - halimbawa, ang mga pulso ay maaaring magkaroon ng tagal ng fraction na segundo hanggang sampu ng femtosecond na may pagitan mula sa isang sandali hanggang ilang taon.
Synergic laser structure
Sa bukang-liwayway ng konsepto ng isang optical laser, ang sistema ng quantum radiation sa mga pisikal na termino ay karaniwang nauunawaan bilang isang paraan ng self-organization ng ilang bahagi ng enerhiya. Kaya, nabuo ang konsepto ng synergetics, na naging posible upang mabuo ang mga pangunahing katangian at yugto ng ebolusyonaryong pag-unlad ng laser. Anuman ang uri at prinsipyo ng pagpapatakbo ng laser, ang pangunahing salik sa pagkilos nito ay lumalampas sa equilibrium ng mga light atom, kapag ang system ay naging hindi matatag at sabay na bukas.
Ang mga paglihis sa spatial symmetry ng radiation ay lumilikha ng mga kundisyon para sa paglitaw ng isang pulseddaloy. Matapos maabot ang isang tiyak na halaga ng pumping (paglihis), ang optical quantum generator ng coherent radiation ay nagiging nakokontrol at nagiging isang ordered dissipative structure na may mga elemento ng isang self-organizing system. Sa ilang partikular na kundisyon, maaaring gumana ang device sa pulsed radiation mode nang paikot-ikot, at ang mga pagbabago nito ay hahantong sa magulong mga pulsation.
Mga bahaging gumagana ng laser
Ngayon ay sulit na lumipat mula sa prinsipyo ng pagpapatakbo patungo sa mga partikular na pisikal at teknikal na kondisyon kung saan gumagana ang isang laser system na may ilang partikular na katangian. Ang pinakamahalaga, mula sa punto ng view ng pagganap ng optical quantum generators, ay ang aktibong daluyan. Mula dito, sa partikular, ay depende sa intensity ng amplification ng daloy, ang mga katangian ng feedback at ang optical signal sa kabuuan. Halimbawa, maaaring maganap ang radiation sa isang halo ng gas na ginagamit ng karamihan sa mga laser device ngayon.
Ang susunod na bahagi ay kinakatawan ng isang mapagkukunan ng enerhiya. Sa tulong nito, ang mga kondisyon ay nilikha upang mapanatili ang pagbabaligtad ng populasyon ng mga atomo ng aktibong daluyan. Kung gumuhit tayo ng isang pagkakatulad na may isang synergistic na istraktura, kung gayon ito ang mapagkukunan ng enerhiya na gagana bilang isang uri ng kadahilanan sa paglihis ng liwanag mula sa normal na estado. Kung mas malakas ang suporta, mas mataas ang pumping ng system at mas epektibo ang laser effect. Ang ikatlong bahagi ng gumaganang imprastraktura ay ang resonator, na nagbibigay ng maramihang radiation habang dumadaan ito sa kapaligiran ng pagtatrabaho. Ang parehong bahagi ay nag-aambag sa output ng optical radiation sa isang kapaki-pakinabangspectrum.
He-Ne laser device
Ang pinakakaraniwang form factor ng modernong laser, ang structural na batayan nito ay isang gas discharge tube, optical resonator mirror at isang electric power supply. Bilang isang gumaganang daluyan (tube filler) isang pinaghalong helium at neon ang ginagamit, gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan. Ang tubo mismo ay gawa sa quartz glass. Ang kapal ng mga karaniwang cylindrical na istruktura ay nag-iiba mula 4 hanggang 15 mm, at ang haba ay nag-iiba mula 5 cm hanggang 3 m. Sa mga dulo ng mga tubo, sila ay sarado na may mga flat glass na may bahagyang slope, na nagsisiguro ng sapat na antas ng laser polarization.
Ang optical quantum generator na nakabatay sa isang helium-neon mixture ay may maliit na spectral width ng emission bands sa pagkakasunud-sunod na 1.5 GHz. Ang katangiang ito ay nagbibigay ng ilang pakinabang sa pagpapatakbo, na nagiging sanhi ng tagumpay ng device sa interferometry, visual information reader, spectroscopy, atbp.
Semiconductor laser device
Ang lugar ng gumaganang daluyan sa naturang mga aparato ay inookupahan ng isang semiconductor, na batay sa mga elementong mala-kristal sa anyo ng mga impurities na may mga atomo ng isang tri- o pentavalent na kemikal (silicon, indium). Sa mga tuntunin ng conductivity, ang laser na ito ay nakatayo sa pagitan ng mga dielectric at ganap na conductor. Ang pagkakaiba sa mga katangian ng pagtatrabaho ay dumadaan sa mga parameter ng mga halaga ng temperatura, ang konsentrasyon ng mga impurities at ang likas na katangian ng pisikal na epekto sa target na materyal. Sa kasong ito, ang mapagkukunan ng enerhiya ng pumping ay maaaring kuryente,magnetic radiation o electron beam.
Ang aparato ng optical semiconductor quantum generator ay kadalasang gumagamit ng malakas na LED na gawa sa solidong materyal, na maaaring makaipon ng malaking halaga ng enerhiya. Ang isa pang bagay ay ang pagtatrabaho sa mga kondisyon ng tumaas na mga electrical at mechanical load ay mabilis na humahantong sa pagkasira ng mga gumaganang elemento.
Dye laser device
Ang ganitong uri ng mga optical generator ay naglatag ng pundasyon para sa pagbuo ng isang bagong direksyon sa teknolohiya ng laser, na tumatakbo na may tagal ng pulso na hanggang picoseconds. Naging posible ito dahil sa paggamit ng mga organikong tina bilang isang aktibong medium, ngunit isa pang laser, karaniwang isang argon, ang dapat gumanap ng mga function ng pumping.
Tungkol sa disenyo ng optical quantum generators sa mga tina, isang espesyal na base sa anyo ng cuvette ang ginagamit upang magbigay ng mga ultrashort pulse, kung saan nabuo ang mga kondisyon ng vacuum. Ang mga modelong may ring resonator sa ganitong kapaligiran ay nagbibigay-daan sa pagbomba ng likidong pangulay sa bilis na hanggang 10 m/s.
Mga tampok ng fiber optic emitters
Isang uri ng laser device kung saan ang mga function ng resonator ay ginagawa ng isang optical fiber. Mula sa punto ng view ng mga operating properties, ang generator na ito ay ang pinaka-produktibo sa mga tuntunin ng dami ng optical radiation. At ito sa kabila ng katotohanan na ang disenyo ng device ay may napakaliit na sukat kumpara sa iba pang mga uri ng laser.
KKasama rin sa mga tampok ng optical quantum generators ng ganitong uri ang versatility sa mga tuntunin ng mga posibilidad ng pagkonekta ng mga pinagmumulan ng pump. Karaniwan, ang buong grupo ng optical waveguides ay ginagamit para dito, na pinagsama sa mga module na may aktibong substance, na nakakatulong din sa structural at functional optimization ng device.
Pagpapatupad ng sistema ng pamamahala
Ang karamihan ng mga device ay nakabatay sa isang electrical basis, dahil sa kung saan direktang o hindi direktang ibinibigay ang energy pumping. Sa mga pinakasimpleng system, sa pamamagitan ng power supply system na ito, sinusubaybayan ang mga power indicator na nakakaapekto sa intensity ng radiation sa loob ng isang partikular na optical range.
Ang mga propesyonal na quantum generator ay naglalaman din ng binuong optical na imprastraktura para sa kontrol ng daloy. Sa pamamagitan ng naturang mga module, sa partikular, ang direksyon ng nozzle, ang kapangyarihan at haba ng pulso, dalas, temperatura at iba pang mga katangian ng pagpapatakbo ay kinokontrol.
Mga larangan ng aplikasyon ng mga laser
Bagaman ang mga optical generator ay mga device pa rin na hindi pa ganap na nasasabi ang mga kakayahan, ngayon ay mahirap pangalanan ang isang lugar kung saan hindi sila gagamitin. Ibinigay nila sa industriya ang pinakamahalagang praktikal na epekto bilang isang napakahusay na tool para sa pagputol ng mga solidong materyales sa kaunting gastos.
Ang mga optical quantum generator ay malawak ding ginagamit sa mga medikal na pamamaraan kaugnay ng microsurgery sa mata at cosmetology. Halimbawa, isang unibersal na laserang tinatawag na mga scalpel na walang dugo ay naging instrumento sa medisina, na nagbibigay-daan hindi lamang sa paghiwa, kundi pati na rin sa pagkonekta ng mga biological tissue.
Konklusyon
Ngayon, may ilang mga promising na direksyon sa pagbuo ng optical radiation generators. Ang pinakasikat ay kinabibilangan ng layer-by-layer synthesis technology, 3D modeling, ang konsepto ng pagsasama sa robotics (laser trackers), atbp. Sa bawat kaso, ipinapalagay na ang optical quantum generators ay magkakaroon ng kanilang sariling espesyal na aplikasyon - mula sa pagproseso sa ibabaw ng mga materyales at napakabilis na paglikha ng mga composite na produkto sa pamatay ng apoy sa pamamagitan ng radiation.
Malinaw, ang mas kumplikadong mga gawain ay mangangailangan ng pagtaas ng kapangyarihan ng teknolohiya ng laser, bilang resulta kung saan ang threshold ng panganib nito ay tataas din. Kung ngayon ang pangunahing dahilan para matiyak ang kaligtasan kapag nagtatrabaho sa naturang kagamitan ay ang nakakapinsalang epekto nito sa mga mata, kung gayon sa hinaharap ay maaari nating pag-usapan ang tungkol sa espesyal na proteksyon ng mga materyales at bagay na malapit sa kung saan ang paggamit ng kagamitan ay nakaayos.
