Laser imara: Kanuni ya uendeshaji, maombi

Makala hii inaonyesha ni nini vyanzo vya mionzi monochromatic na nini ni faida ya imara-hali laser zaidi ya aina nyingine. Hapa tunaambiwa jinsi kuna kizazi cha mionzi thabiti, kwa nini mapigo kifaa nguvu zaidi, kinachohitajika engraving. Pia ni kuchukuliwa tatu mambo ya lazima ya laser na jinsi inavyofanya kazi.

nadharia band

Kabla ya kuzungumzia jinsi ya kuendesha laser (jimbo imara, kwa mfano), unapaswa kufikiria baadhi ya mfano wa kimwili. Kutoka masomo shule unapokumbuka kuwa elektroni zinazozunguka kiini katika mpangilio wa mizunguko maalum au viwango vya nishati. Kama tulizonazo si chembe moja, na sana, yaani, tunaona yoyote mwili pande tatu, kuna tatizo moja.

Kwa mujibu wa Pauli kanuni, katika mwili huu kwa moja na nishati hiyo inaweza kuwa elektroni moja tu. Hivyo hata nafaka ndogo ina idadi kubwa ya atomu. Nature imepata katika kesi hii graceful ya kutoka - nishati ya kila nishati elektroni tofauti na karibu na ndogo sana, karibu indiscernible kiasi. Katika hali hii elektroni zote za ngazi ya mmoja wa "taabu" katika bendi ya nishati moja. eneo ambalo ziko nyingi mbali na elektroni msingi, iitwayo valence. Kufuata eneo lake ina nishati ya juu. Ni elektroni kusafiri kwa uhuru, na ni wito upitishaji bendi.

Chafu na ngozi

laser yoyote (imara-hali, gesi, kemikali) anafanya kazi katika kanuni za elektroni mpito kutoka eneo moja hadi nyingine. Kama mwili wako ni wazi kwa mwanga, photon kwa elektroni hutoa nguvu ya kutosha yeye alikuwa katika hali ya nishati ya juu. Kwa upande mwingine, wakati elektroni ni kuhamishwa kutoka upitishaji bendi Valence, hutoa photon. Kama vifaa ni semiconductor au kizio, Valence na upitishaji wa bendi zimetenganishwa na muda ambao hakuna ngazi. Kwa hiyo, elektroni hawezi kuwa huko. muda huu unaitwa pengo bendi. Kama photon ina nishati ya kutosha, elektroni kuruka kuondokana muda huu.

kizazi

kanuni za uendeshaji wa laser imara-hali ni kuzingatia ukweli kuwa dutu katika eneo la haramu ni kuundwa kinachojulikana safu inverted. Electron maisha katika ngazi hii ni kubwa kuliko wakati wa kukaa kwake upitishaji bendi. Kwa hiyo, katika kipindi cha muda fulani juu yake "kukusanya" elektroni. Hii inaitwa idadi ya watu inversion. Wakati kiwango hiki kwa elektroni dotted, photon hupita wavelength taka, husababisha kizazi sawia ya idadi kubwa ya urefu sawa na awamu ya mawimbi ya mwanga. Hiyo ni, elektroni ni Banguko wote mara moja na hali ya ardhi, kuzalisha boriti ya fotoni monochromatic kutosha juu madaraka. Ikumbukwe kwamba tatizo kubwa la maendeleo ya kwanza laser alikuwa kupata macho hayo ya vitu ambayo itakuwa iwezekanavyo idadi ya watu inversion ya moja ya ngazi. kazi ya kwanza kati Aloi chuma akiki.

muundo wa laser

Imara-hali laser kwenye vipengele kuu ni tofauti na aina nyingine. maji ya kazi, ambapo idadi ya watu inversion ya moja ya viwango, mwanga na chanzo mwanga. Hiyo inaitwa kusukuma maji. mara nyingi unaweza kuwa kawaida incandescent au gesi kutokwa tube. sambamba mbili kupanua mwa kazi maji (imara-hali laser kioo akubali, gesi - utupu anga) zinaunda mfumo wa vioo, au resonator macho. Ni kukusanya katika boriti zile tu fotoni walio sambamba na plagi. Pumped hali lasers imara kwa kawaida hutokea kupitia taa flash.

Aina za lasers imara-hali

Kulingana na hali ya ya pato laser boriti kutofautisha lasers kuendelea na pulsed. Kila mmoja wao ni kutumika na ina sifa yake mwenyewe. kuu tofauti - pulsed imara-hali lasers na uwezo wa juu. Kwa kuwa kwa kila fotoni risasi kama "piling", basi mapigo mmoja anaweza kutoa nishati kubwa kuliko oscillation kuendelea kwa kipindi wakati mmoja. ndogo ya kunde huchukua, nguvu zaidi kila "risasi". Kwa sasa, ni teknolojia rahisi kujenga laser femtosecond. Moja ya kunde yake huchukua 10 ^-15 sekunde. utegemezi kama hiyo ina uhusiano na ukweli kwamba idadi ya watu wa michakato reverse kama ilivyoelezwa hapo juu huchukua sana ndogo sana. tena haja ya kusubiri kabla ya "risasi" laser, elektroni zaidi na muda wa kuondoka cha inverted. Kwa hiyo, kupunguza umakini na photon nishati ya boriti pato.

laser engraving

chati juu ya uso wa chuma na kioo vitu decorated na maisha ya mtu ya kila siku. Wao unaweza kutumika mechanically, kemikali au kwa laser. Mbinu ya mwisho ni ya kisasa zaidi. Faida zake zaidi ya njia nyingine kama ifuatavyo. Kwa kuwa moja kwa moja kuathiri uso kazi haipo, ni vigumu kuharibu kitu katika utaratibu wa kuomba mchoro au uandishi. laser boriti nzito kina sana Groove: uso kuchonga na mabaki laini na kwa hiyo, jambo si kuharibiwa na itakuwa mwisho tena. Katika kesi ya chuma laser boriti mabadiliko ya muundo sana wa mambo, na maneno si kuisha kwa miaka mingi. Kama jambo kutumika kwa makini, wala kutumbukiza katika asidi au umbua, basi vizazi kadhaa ya muundo juu yake kwa usahihi kuhifadhiwa. Laser engraving ni bora kuchagua imara-hali ya kubadilisha kwa sababu mbili: taratibu katika yabisi ni rahisi kusimamia, na ni mojawapo kwa uwiano wa pato na bei.

ufungaji

Engraving, kuna ufungaji maalum. Mbali na laser moja kwa moja, wao wajumbe wa mwongozo wa mitambo, ambayo laser hatua, na vifaa vya ufuatiliaji (kompyuta). Laser mashine ni kutumika katika sekta nyingi za shughuli za binadamu. Zaidi ya kuongelea mapambo vitu kila siku. Usajili cutlery, njiti, miwani, saa kwa muda mrefu kubaki katika familia na utakuwa aliwakumbusha ya muda mfupi na furaha.

Hata hivyo, si tu bidhaa za ndani na pia viwanda zinahitaji laser engraving. mimea kubwa, kama vile magari, alitoa maelezo ya idadi kubwa: mamia ya maelfu au mamilioni. Kila kipengele lazima alama - wakati na aliyeiumba. Njia bora zaidi kuliko laser engraving, kupata mashirika, kutolewa wakati, maisha ya kuwa kwa muda mrefu hata kwa sehemu kusonga, ambayo kuongezeka kwa hatari ya abrasion. Laser mashine, katika kesi hii ni lazima kuwa na sifa ya uwezo wa juu na usalama. Baada ya yote, kama engraving angalau sehemu ya mabadiliko ya asilimia mali ya sehemu ya chuma, inaweza huonyesha hisia tofauti kwa uchochezi nje. Kwa mfano, kuvunja katika hatua ya matumizi ya uandishi. Hata hivyo, yanafaa kwa ajili ya matumizi ya ndani ni rahisi na nafuu ufungaji.