레이저 발생기는 몇 개나 있나요? (1 부)

원리를 분석한 결과레이저 생성, 레이저는 "여기원"의 작용을 받아 원자의 고준위 전자 수가 증가하고 매우 짧은 시간 동안 머물렀다가 저준위로 전이되어 레이저가 방출되는 것으로 알려져 있습니다. 동시에. "여기원"의 작용 하에서 레이저 광을 방출할 수 있는 물질의 원자가 아주 많이 있다는 것을 아는 것은 어렵지 않습니다.

대략적으로 말하면 레이저 발생기를 만들려면 다음 네 가지 요소가 필요합니다.

① 레이저를 발생시킬 작동 매체를 선택합니다. 가스, 액체, 고체 또는 반도체일 수 있으며 매체에서 입자 집단 반전이 달성될 수 있는 한 레이저를 얻을 수 있습니다.

② '동기부여'를 선택하는 것이 중요하다. "여기 소스"는 매체의 낮은 수준의 전자를 높은 수준으로 효과적으로 전환시켜 소위 전자 수 반전을 달성합니다. 가스 방전 방법은 운동 에너지를 가진 전자를 사용하여 유전체 원자를 여기시키는 데 사용할 수 있으며, 이를 전기적 여기라고 합니다. 펄스 광원을 사용하여 광 여기라고 하는 작동 매체를 조사할 수도 있습니다. 열적 인센티브, 화학적 인센티브 등이 있습니다. 여기의 다양한 모드는 펌핑 또는 펌핑으로 시각화됩니다. "펌핑"의 목적은 낮은 에너지 준위보다 높은 에너지 준위의 입자 수를 더 많이 만드는 것입니다.

③ 공진기를 구성하는 것도 중요하다. "펌프"에 의해 생성된 레이저 강도는 매우 약하여 실제로 적용할 수 없기 때문에 약한 레이저를 레이저와 공진시켜 출력 레이저를 강화하여 실제 적용 정도를 달성해야 합니다.

④ 고에너지 레이저에는 냉각 시스템이 필요합니다. 공진기 내부의 빛이 강하기 때문에 공진기를 냉각시켜야 합니다.

레이저의 작동 매체에 따라 고체 레이저, 가스 레이저, 반도체 레이저, 화학 레이저가 있으며 현재는 "투명 세라믹 레이저"가 있습니다.

레이저의 출력방식에 따라 연속레이저와 펄스레이저가 있다.

레이저의 성능 지표는 주로 다음과 같은 측면에 집중되어 있습니다. 첫째, 레이저가 "여기 소스"를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 스펙트럼 분석 광원도 수행할 수 있기 때문에 레이저 빔의 주파수 범위를 알아야 합니다. 레이저 스펙트럼; 두 번째는 레이저 빔의 출력입니다. 특히 최대 출력은 출력 크기가 레이저의 적용 범위를 결정하기 때문입니다. 세 번째는 레이저 빔 에너지 농도의 조사 영역입니다. 왜냐하면 조사 영역은 응용 분야마다 다르기 때문입니다.

Ⅰ. 고체 레이저

레이저는 다양한 고체 재료로 만들 수 있습니다. 특히, 합성 방법을 사용하면 세라믹을 제조하는 과정에서 "투명 세라믹 레이저 매질"이라고 불리는 다양한 성분을 포함하는 결정을 만들 수 있는데, 이제 인공 결정으로 만든 레이저는 매우 편리하고 실용적입니다. 다음은 세 가지 일반적인 고체 레이저입니다.

1. 루비 레이저

최초의 레이저는 루비 레이저였습니다. 1960년 7월, 마이만은 세계 최초의 루비 레이저 제작에 성공했고, 루비 결정에 플래시 빛을 쏘아 간섭성 펄스 레이저 빔을 만들어냈고, 이는 세계를 충격에 빠뜨리고 레이저 개발 붐을 일으켰습니다.

분석 결과 루비는 결정이고 그 매트릭스는 Al2O3(산화알루미늄)이며 여기에는 Cr2O3(삼산화크롬)이 0.03-0.4%(중량비) 포함되어 있으므로 압착할 수 있습니다. 이러한 재료는 분말 성형, 진공 소결을 통해 인공 루비 결정을 생산할 수 있으며 인공 루비 막대 생산 레이저 성능이 우수하고 널리 사용됩니다. 이러한 종류의 레이저 매체도 완전히 연구되었습니다. 특히, "펌프 소스"는 강력한 펄스 크세논 램프를 채택합니다. 공진기는 여전히 오래된 방식입니다. 레이저의 양쪽 끝에서 두 개의 고반사율 거울이 서로 마주보며, 하나는 공진에 참여하기 위해 레이저를 작업 매체에 거의 완전히 반사하고 다른 하나는 대부분의 빛을 다시 반사합니다. 공진시켜 거울을 통해 소량의 레이저를 방출하면 강한 레이저가 방출되어 실용적인 레이저로 사용된다.

이제 루비 레이저의 출력 에너지는 최대 수천 줄까지 다양한 수준으로 만들어질 수 있습니다.

2. 네오디뮴 첨가 이트륨 알루미늄 가넷 크리스탈 레이저

네오디뮴이 첨가된 이트륨 알루미늄 가넷 결정은 3:5 비율로 이트륨(Y2O3)과 알루미늄(Al2O3)으로 구성됩니다(Nd2O3), 프레스 성형, 1700도 진공에서 결정 소결, 근적외선 및 원적외선에서 자주 사용됨 고체 레이저, 우수한 성능. 연속 크립톤 램프 또는 요오드화 텅스텐 램프가 펌프 광원으로 사용되며 이는 3-가 Nd 이온의 흡수 대역과 일치합니다. 네오디뮴이 첨가된 이트륨 알루미늄 가넷 레이저는 수십에서 수백 와트에 달할 수 있으며 고출력을 만들 수도 있습니다.

3. Nd 유리 레이저

네오디뮴은 고순도 규산염 유리에 기판으로 사용되며, 이 네오디뮴 유리는 레이저를 만드는 데 사용되며, 인산염은 네오디뮴을 기판으로 사용하기도 합니다.

네오디뮴 유리 레이저는 위의 크리스탈 레이저와 유사하게 작동합니다.

저전력 네오디뮴 유리 레이저는 광섬유 통신에 효과적으로 사용되며, 광섬유 통신 개발에 가장 중요한 두 가지 기술은 반도체 레이저를 사용한 광 신호 변조와 네오디뮴 유리 레이저를 중계기로 사용하는 것입니다(대중 과학 참조). 기사 시리즈, No. 61). 신호광은 중계기에 의해 증폭되며 광신호는 장거리 전송이 가능합니다.

고출력 네오디뮴 유리 레이저도 쉽게 만들 수 있습니다. 네오디뮴 유리는 광학적 균일성이 좋기 때문에 대량의 재료로 제조하기 쉽고 결정체에 비해 가공이 용이하며, 네오디뮴 유리의 생산 단가가 매우 낮습니다. 네오디뮴 유리 막대의 부피가 클수록 출력 레이저 에너지가 높아집니다. 따라서 네오디뮴 유리 레이저는 실제로 저전력 또는 고출력일 수 있는 고체 레이저로 선호됩니다.

핵융합 실험에는 고출력 네오디뮴 유리 레이저가 사용되었습니다. 1974년 Shanghai Optical Machinery Institute는 100000 메가와트의 나노초 수준에서 6개의 고출력 네오디뮴 유리 레이저 시스템을 성공적으로 개발하여 레이저를 사용하여 고온 및 고밀도 플라즈마를 생성하는 데 성공했습니다. 핵융합 "점화" 장치에 큰 공헌을 하고 있습니다.

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