مبادئ وأنواع الليزر

مبادئ وأنواعالليزر
ما هو الليزر؟
الليزر (تضخيم الضوء عن طريق انبعاث الإشعاع المحفز) ؛ للحصول على فكرة أفضل، ألقِ نظرة على الصورة أدناه:

تنتقل الذرة عند مستوى طاقة أعلى تلقائيًا إلى مستوى طاقة أقل وتصدر فوتونًا، وهي عملية تسمى الإشعاع التلقائي.
يمكن فهم الشعبية على أنها: وضع الكرة على الأرض هو الوضع الأنسب لها، عندما يتم دفع الكرة في الهواء بواسطة قوة خارجية (تسمى الضخ)، وفي اللحظة التي تختفي فيها القوة الخارجية، تسقط الكرة من ارتفاع عالٍ، وتنطلق كمية معينة من الطاقة. إذا كانت الكرة ذرة محددة، فإن تلك الذرة تبعث فوتونًا بطول موجي محدد أثناء الانتقال.

تصنيف الليزر
لقد أتقن الناس مبدأ توليد الليزر، وبدأوا في تطوير أشكال مختلفة من الليزر، إذا كان من الممكن تقسيمها إلى ليزر غازي، وليزر صلب، وليزر أشباه الموصلات، وما إلى ذلك وفقًا لمادة عمل الليزر التي سيتم تصنيفها.
1، تصنيف ليزر الغاز: الذرة، الجزيء، أيون؛
المادة العاملة لليزر الغازي هي بخار الغاز أو المعدن، والذي يتميز بنطاق واسع من الطول الموجي لمخرجات الليزر. الأكثر شيوعا هو ليزر ثاني أكسيد الكربون، حيث يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة عاملة لتوليد ليزر الأشعة تحت الحمراء من 10.6um عن طريق إثارة التفريغ الكهربائي.
نظرًا لأن المادة العاملة لليزر الغازي هي الغاز، فإن الهيكل العام لليزر كبير جدًا، والطول الموجي الناتج لليزر الغازي طويل جدًا، وأداء معالجة المواد ليس جيدًا. ولذلك، سرعان ما تم التخلص من الليزر الغازي من السوق، وتم استخدامه فقط في مجالات محددة، مثل وضع العلامات بالليزر على أجزاء بلاستيكية معينة.
2, الليزر الصلبالتصنيف: روبي، Nd:YAG، وما إلى ذلك؛
مادة العمل لليزر ذو الحالة الصلبة هي الياقوت، زجاج النيوديميوم، عقيق ألومنيوم الإيتريوم (YAG)، وما إلى ذلك، وهي عبارة عن كمية صغيرة من الأيونات مدمجة بشكل موحد في بلورة أو زجاج المادة كمصفوفة، تسمى الأيونات النشطة.
يتكون ليزر الحالة الصلبة من مادة عاملة ونظام ضخ ومرنان ونظام تبريد وترشيح. المربع الأسود الموجود في منتصف الصورة أدناه عبارة عن بلورة ليزر تبدو وكأنها زجاج شفاف فاتح اللون و يتكون من بلورة شفافة مطلية بمعادن أرضية نادرة. إن البنية الخاصة لذرة المعدن الأرضي النادر هي التي تشكل انقلابًا سكانيًا للجسيمات عند إضاءتها بمصدر ضوء (افهم ببساطة أن العديد من الكرات الموجودة على الأرض يتم دفعها في الهواء)، ثم تنبعث الفوتونات عند انتقال الجسيمات، وعندما عدد الفوتونات يكفي لتكوين الليزر. ولضمان إخراج الليزر المنبعث في اتجاه واحد، توجد مرايا إخراج كاملة (العدسة اليسرى) ومرايا إخراج شبه عاكسة (العدسة اليمنى). عند إخراج الليزر ومن ثم من خلال تصميم بصري معين، يتم تشكيل طاقة الليزر.

3, ليزر أشباه الموصلات
عندما يتعلق الأمر بليزر أشباه الموصلات، يمكن فهمه ببساطة على أنه صمام ثنائي ضوئي، حيث يوجد وصلة PN في الصمام الثنائي، وعند إضافة تيار معين، يتشكل التحول الإلكتروني في أشباه الموصلات لتحرير الفوتونات، مما يؤدي إلى ظهور الليزر. عندما تكون طاقة الليزر الصادرة عن أشباه الموصلات صغيرة، يمكن استخدام جهاز أشباه الموصلات منخفض الطاقة كمصدر للمضخة (مصدر الإثارة)ليزر الألياف، فيتكون ألياف الليزر. إذا تمت زيادة قوة ليزر أشباه الموصلات إلى الحد الذي يمكن من خلاله إخراجه مباشرة إلى مواد المعالجة، فإنه يصبح ليزر أشباه الموصلات المباشر. في الوقت الحاضر، وصل ليزر أشباه الموصلات المباشر في السوق إلى مستوى 10000 واط.

بالإضافة إلى أجهزة الليزر المتعددة المذكورة أعلاه، اخترع الناس أيضًا الليزر السائل، المعروف أيضًا باسم ليزر الوقود. يعد الليزر السائل أكثر تعقيدًا من حيث الحجم والمادة العاملة من المواد الصلبة ونادرًا ما يستخدم.