Prinsip kerja dhasar laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) adhedhasar fenomena emisi cahya sing dirangsang. Liwat seri desain lan struktur sing tepat, laser ngasilake sinar kanthi koherensi, monochromaticity, lan padhang sing dhuwur. Laser digunakake akeh ing teknologi modern, kalebu ing bidang kayata komunikasi, obat, manufaktur, pangukuran, lan riset ilmiah. Efisiensi dhuwur lan karakteristik kontrol sing tepat ndadekake komponen inti saka akeh teknologi. Ing ngisor iki panjelasan rinci babagan prinsip kerja laser lan mekanisme macem-macem jinis laser.
1. Emisi sing dirangsang
Emisi sing dirangsangminangka prinsip dhasar ing mburi generasi laser, pisanan diusulake dening Einstein ing taun 1917. Fenomena iki nggambarake carane foton luwih koheren diprodhuksi liwat interaksi antarane materi cahya lan bungah-negara. Kanggo luwih ngerti emisi sing dirangsang, ayo miwiti kanthi emisi spontan:
Emisi spontan: Ing atom, molekul, utawa partikel mikroskopis liyane, elektron bisa nyerep energi njaba (kayata energi listrik utawa optik) lan transisi menyang tingkat energi sing luwih dhuwur, dikenal minangka negara bungah. Nanging, elektron negara bungah ora stabil lan pungkasane bakal bali menyang tingkat energi sing luwih murah, sing dikenal minangka kahanan lemah, sawise wektu sing cendhak. Sajrone proses iki, elektron ngeculake foton, yaiku emisi spontan. Foton kasebut acak ing babagan frekuensi, fase, lan arah, mula ora ana koherensi.
Emisi sing dirangsang: Kunci kanggo emisi sing dirangsang yaiku nalika elektron negara bungah nemoni foton kanthi energi sing cocog karo energi transisi, foton bisa njaluk elektron bali menyang kahanan lemah nalika ngeculake foton anyar. Foton anyar identik karo asline ing babagan frekuensi, fase, lan arah propagasi, sing ngasilake cahya sing koheren. Fenomena iki sacara signifikan nambah jumlah lan energi foton lan minangka mekanisme inti laser.
Efek Umpan Balik Positif saka Emisi sing Dirangsang: Ing desain laser, proses emisi stimulus diulang kaping pirang-pirang, lan efek umpan balik positif iki bisa nambah jumlah foton kanthi eksponensial. Kanthi bantuan rongga resonansi, koherensi foton dijaga, lan intensitas sinar cahya terus saya tambah.
2. Gain Sedheng
Inggain mediumminangka materi inti ing laser sing nemtokake amplifikasi foton lan output laser. Iki minangka basis fisik kanggo emisi sing dirangsang, lan sifate nemtokake frekuensi, dawane gelombang, lan daya output laser. Jinis lan karakteristik saka medium gain langsung mengaruhi aplikasi lan kinerja laser.
Mekanisme Eksitasi: Elektron ing medium gain kudu bungah kanggo tingkat energi sing luwih dhuwur dening sumber energi external. Proses iki biasane ditindakake kanthi sistem pasokan energi eksternal. Mekanisme eksitasi umum kalebu:
Pompa Listrik: Nyenengake elektron ing medium gain kanthi nggunakake arus listrik.
Optical Pumping: Medium sing nyenengake kanthi sumber cahya (kayata lampu kilat utawa laser liyane).
Sistem Tingkat Energi: Elektron ing medium gain biasane disebarake ing tingkat energi tartamtu. Sing paling umum yaikusistem rong tingkatlansistem papat tingkat. Ing sistem loro-tingkat prasaja, elektron transisi saka kahanan lemah menyang negara bungah lan banjur bali menyang kahanan lemah liwat emisi stimulus. Ing sistem papat tingkat, elektron ngalami transisi sing luwih rumit ing antarane tingkat energi sing beda-beda, asring ngasilake efisiensi sing luwih dhuwur.
Jinis Media Gain:
Gas Gain Sedheng: Contone, laser helium-neon (He-Ne). Media gain gas dikenal kanggo output stabil lan dawa gelombang tetep, lan digunakake digunakake minangka sumber cahya standar ing laboratorium.
Cairan Gain Sedheng: Contone, laser pewarna. Molekul pewarna duweni sifat eksitasi sing apik ing dawa gelombang sing beda-beda, saengga cocog kanggo laser sing bisa disetel.
Solid Gain Sedheng: Contone, Nd (neodymium-doped yttrium aluminium garnet) laser. Laser iki Highly efisien lan kuat, lan digunakake digunakake ing industri nglereni, welding, lan aplikasi medical.
Semikonduktor Gain Sedheng: Contone, bahan gallium arsenide (GaAs) akeh digunakake ing piranti komunikasi lan optoelektronik kayata dioda laser.
3. Rongga Resonator
Ingrongga resonatorminangka komponen struktural ing laser sing digunakake kanggo umpan balik lan amplifikasi. Fungsi inti yaiku kanggo nambah jumlah foton sing diasilake liwat emisi sing dirangsang kanthi nggambarake lan nggedhekake ing njero rongga, saéngga ngasilake output laser sing kuwat lan fokus.
Struktur Rongga Resonator: Biasane kasusun saka rong pangilon podo. Salah sijine yaiku pangilon kanthi reflektif, sing dikenal minangkapangilon mburi, lan liyane minangka pangilon sebagian reflektif, dikenal minangkapangilon output. Foton nggambarake bolak-balik ing rongga lan digedhekake liwat interaksi karo medium gain.
Kondisi Resonansi: Desain rongga resonator kudu nyukupi kondisi tartamtu, kayata mesthekake yen foton mbentuk gelombang ngadeg ing njero rongga. Iki mbutuhake dawa rongga dadi pirang-pirang dawa gelombang laser. Mung ombak cahya sing nyukupi kondisi kasebut bisa digedhekake kanthi efektif ing jero rongga.
Beam Output: Pangilon sebagian termenung ngidini bagean saka sinar cahya sing digedhekake ngliwati, mbentuk sinar output laser. Beam iki nduweni arah, koherensi, lan monochromaticity dhuwur.
Yen sampeyan pengin sinau liyane utawa kasengsem ing laser, please aran gratis kanggo hubungi kita:
Lumispot
Alamat: Gedung 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Xishan Dist. Wuxi, 214000, China
Telpon: + 86-0510 87381808.
Ponsel: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
situs web www.lumispot-tech.com Integrasi ditingkat
Wektu kirim: Sep-18-2024