د ليزر د عمل اصل: د ليزر د وړانګو ځانګړنې

په 1917 د ليزر، چې د Planck د وړانګو د قانون د فزیک پر بنسټ، په تيوري عمل لومړي اصل، ائن سټائن شو توجیه. هغه د جذب اختياره وباله، او احتمال ضريبونه (انشتاين د ضريبونو) په کارولو سره الکترومقناطيسي وړانګو تحريک.

trailblazers

Teodor Meyman د لومړي ځل لپاره د عمل د اصل څرګندونه وه د ياقوتو ليزر، پر بنسټ د یو فلش څراغ مصنوعی ياقوتو په کارولو سره د نوري پمپ، د سره د 694 NM یو ويولنته منطقي وړانګو تولیدوی.

په 1960 کال، د ایران د پوهانو او اولسم Bennett د ګازو د لومړي ليزرز د 1:10 يو نسبت د هغه او د زمينې ګازونو مخلوط په کارولو سره جوړ.

په 1962، آر N. تالار کوي د لومړي diode ليزر د gallium arsenide (GaAs)، د 850 NM یو ويولنته emitting. وروسته چې په همدې کال، Nick Golonyak د سترګو رڼا semiconductor سوپر لومړي جنراتور جوړ کړي دي.

دا آله او د ليزرز د اصل

هر ليزر سيستم شامل يو فعال منځني optically د موازي او په لوړه کچه منعکس هېندارې يوه جوړه، چې يو يې translucent ده تر منځ د ځای، او د پمپ دا د واک سرچينه ده. لکه څنګه چې د ګټې منځني کولای شي د یو جامد، مايع او يا ګاز، چې د توان د رڼا څپې له لارې دا سره د بریښنا او یا نوري پمپ د وړانګو د داخلي تيريدو ارتوالی ميلان لري عمل وکړي. د موادو د هېندارې يوه جوړه تر منځ پر ځای چې په رڼا کې منعکس په دوی هر وخت له لارې څخه تېرېږي او د، چې د پام وړ زیاتوالي ته رسېدلي، د نیم هنداره ورننوزی.

duplex چاپیریال

پست هیجاني پست ₂ او اډه _1: د يو فعال منځني چې اتومونه د انرژۍ یوازې دوه درجی لري د ليزر د عمل د اصل په پام کې _ونیسئ. که هر پمپ میکانیزم (نوري، برقي رخصت اوسني یا transmittance الکټرون بمباري) له لارې د اتومونه دي چې په يو دولتي پست _{2 هیجاني،} په يو څو nanoseconds دوی د اساسي دريځ ته ستنيږي، د انرژۍ د photons وړانګو hν = e ₂ - پست _1. د انشتاين د تيوري په وینا، د خپریدلو په دوو مختلفو لارو تولید: یا خو دا د یو photon له خوا د بیځایه، او يا دا غيراختياری واقع دی. په پخواني صورت کې، تحريک خپریدلو واقع کيږي او د دوهم - اختياره. په حرارتي تعادل، د تحريک خپریدلو د احتمال د بنفسه (1:10 ³³⁾ په پرتله ډېر کم ^{دی، له} دې امله چې تر ټولو معمولي او متضاده رڼا سرچينو، او lasing په حرارتي تعادل په پرتله د نورو شرایطو سره ممکنه ده.

حتی له يو ډېر قوي پمپ د نفوس په کچه د سيستمونو یوازې کولای شي مساوي شي. له دې امله، چې د نفوس Inversion او يا نورو نوري د پمپ کولو طريقه د رسیدو یوه درې يا څلور په کچه سيسټم ته اړتيا لري.

د څو کچه سیستم

د درې په کچه د ليزر د اصل څه دی؟ د ν ₀₂ د فریکونسي د قوي روښنايي ايريډئيشن پمپ پورته د ټولو ټیټه کچه د انرژۍ د پست ₀ او پست ₂ د مشرانو څخه د اتومونه يو زيات شمېر. سره اتومونه پست ₂ د پست ₁ Radiationless د _لېږد، پست ₁ او پست ₀ تر منځ د نفوس Inversion چې په عمل کې ده یوازې د امکان کله چې اتومونه په یوه metastable دولت پست ₁ د اوږدې مودې _دي، او د پست له ₁ څخه تر پست د انتقال د ₂ واقع په چټکۍ سره رامنځ ته کوي. د درې په کچه د ليزر د عملیاتي اصل په دغو شرايطو ده، له دې امله چې د پست ₀ او پست ₁ تر _منځ، د نفوس Inversion ده ترلاسه کړې او دی د شامخو photon انرژۍ پست ₁ -e ₀ تحريک خپریدلو. په پراخه کچه پست ₂ کولای شي د جذب ويولنته لړ ته په موثره توګه پمپ زیات کړي، په پایله کې د تحريک خپریدلو د ودې.

له دریو کچه سیستم د ټيټې کچې له راهيسې چې ډیر لوړ پمپ واک ته اړتيا لري، په نسل کې ښکېل دي، دا يوه اډه ده. په دې صورت کې د وګړو Inversion نظم رامنځته ته د دولت د پست له ₁ څخه تر شي په پرتله د اتومونه ټول شمير نيمايي زيات پمپ. په دې حالت کې، د انرژۍ د ضایع ده. د پمپ قدرت شي ډېر کم شي که د ولسي lasing کچه د اډې، چې لږ تر لږه د څلورو کچه سيسټم ته اړتيا لري نه ده.

پوری د فعالو موادو د ماهیت، د ليزرز په درې اساسي کتګوریو کې، لکه د جامد، مايع او ګازو د طبقه بندي شوي دي. د 1958 کال راهیسې، کله چې د لومړي نسل په يوه ياقوتو کریستال مشاهده، پوهانو او څېړونکو دا د موادو په هر ټولي کې په پراخه کچه زده کړې.

جامد دولت ليزر

دا عملیات د يو فعال منځني استعمال دی چې د زياته کړه يو روپوش کریستال lattice انتقال فلزي جوړه بنسټ (TI ^+3، CR ^+3، V ^+2، Co ^+2، ni ^+2، Fe ^+2، او داسې نور. D.) ، نادره ځمکه يون (cE ^+3، PR ^+3، nD ^+3، pm ^+3، SM ^+2، د اروپايي ټولنې ^{+ 2، 3 +،} د نري رنځ ^+3، وګورو ^+3، Ho ^+3، عير ^+3، Yb ⁺³ ، et al.)، او د actinides لکه کلنو ^+3. د انرژۍ په کچه د يون یوازې د نسل په غاړه لري. د اډې د موادو د فزیکی ځانګړتياو لکه حرارتي conductivity او حرارتي پراختیا دي چې د ليزر اغیزمن عملیات مهم دي. د doped ایون په شاوخوا کې اتومونه د ځای lattice انرژۍ په میزان کې بدلونونه. په فعال منځني د څپې نسل ډول طول له خوا په همدې خاطر په مختلفو موادو doping لاسته راوړنې دي.

Holmium ليزر

د یو جامد دولت ليزر بیلګه ده د يوه سوپر جنراتور، پکې holmium ذرې د کریستال lattice اډه مواد ځای. HO: YAG ده د غوره lasing موادو یو. د holmium ليزر عادي اصل دا دی چې yttrium المونیم لعلونو doped سره holmium يون، optically له خوا فلش څراغ پمپ او په اودبې لړ کې د 2097 NM یو ويولنته ښه په انساجو پواسطه د جذب emits. پر بندونه، د غاښونو د درملنې، د عملیاتو لپاره دې ليزر په استفادې سره د سرطان د حجرو، پډوډو او gallstones vaporize.

يو semiconductor سوپر جنراتور

کوانټم ښه ليزرز ارزانه ډله توليد، اجازه دي او په اسانۍ سره پراخوالې پېدا. د فعاليت اصل د semiconductor ليزر پر بنسټ د ټونو-diode جنکشن، چې د حامل recombination له خوا د ځانګړو ويولنته په رڼا کې، په یو مثبت تعصب توليدوي لکه LEDs د استعمال. مشرتابه د مرکوزونکې غيراختياری او ليزر diodes - compulsively. د حالت د نفوس Inversion پوره کړي، چې چليز اوسني بايد يو حد څخه تجاوز. په يوه semiconductor diode فعال منځني د دوه بعدي طبقو د تړاو په سيمه کې د يو نظر لري.

د د د ليزر د دا ډول عملياتو په اصل دی چې د oscillations بهرني هنداره نه اړتيا ده وساتي. د انعکاس وړتيا، جوړ له امله د refractive شاخص طبقو او د فعال منځني داخلي انعکاس، د دې هدف لپاره کافی دی. په پای کې د ځمکي diodes چې موازي منعکس د ځمکي برابروي cleave.

د ودانۍ د همدې ډول د semiconductor مواد له خوا جوړه شوې ده د يو homojunction په نامه، په توګه د دوو مختلفو سره نښلوي جوړه - heterojunction.

د مخ سره د وړونکي یو لوړ غلظت او د n ډول Semiconductors سره د یو ډیر ډنګر (≈1 ملي متري) منحل طبقه P-N-جنکشن جوړوي.

د ګازو د ليزر

د عملیاتو او د ليزر د دغه ډول استعمال اصل دا امکان ته (له ماورای بنفش ته Infrared) د هر ظرفیت تقریبا توکي (څخه میګاواټه milliwatts) او ويولنتهز رامنځته کړي او کولای شي په pulsed او دوامداره اکرونه فعالیت کوي. پر بنسټ د فعالو رسنيو څخه د طبیعت، د ګازو د ليزرز، يعنې د اټومي، ionic او مالیکولي درې ډولونه لري.

زياتره د ګازو د ليزرز پمپ برقي رخصتیدو له خوا. په رخصتیدو تيوب د الکترون د electrodes تر منځ د برقي ساحه له خوا چټک دي. دوی سره اتومونه، يون يا د يو فعال منځني مالیکولونو ټکر او د لوړو انرژي کچه د انتقال سبب ګرځي چې د نفوس Inversion او تحريک خپریدلو د دولت ترلاسه کړي.

مالیکولي ليزر

د ليزر د عمل اصل دی په حقیقت چې، په اټومي او ایون ليزرز د انزوا اتومونه او د يون په خلاف د مالیکول د discrete د انرژۍ په کچه د انرژۍ پراخې Bands مالکان پر بنسټ. برسېره پر دې، هر الکټرون د انرژۍ کچه لري د vibrational کچه د هغو کسانو په خپل وار سره یو زیات شمیر، او - د يو څو دوراني.

په لرې او نږدې سيمو اودبې - د الکټرون د انرژۍ د کچې تر منځ د انرژۍ د طیف د صاف او د لیدلو وړ سیمو کې، په داسې حال کې د vibrational-دوراني سطحو تر منځ ده. په دې ډول، د مالیکولي ليزرز تر ټولو په يو لرې يا نږدې اودبې سیمو کې کار کوي.

excimer ليزرز

Excimers دي داسې ماليکيول په توګه ArF، KrF، XeCl، چې د ډاډ وړ ځمکه د دولت او د لومړۍ کچې د ویشل شوي دي. د ليزر بل د عملياتو په اصل. په ځانګړې ډول په د مالیکولونو په ځمکه د دولت د کسانو شمېر لږ، نو له ځمکې څخه د دولت د مستقیم پمپ ممکنه نه ده. يوه ودانۍ لرلو سره فعال ګازونو یو لوړ انرژۍ halides له خوا په لومړي هیجاني بریښنایي دولت د مالیکولونو جوړه کړه. د نفوس Inversion ده ترلاسه اسانۍ راهیسې په یوې بنسټیزې سطحې د مالیکولونو د شمېر ډېره ټيټه ده، په پرتله د هیجاني. د ليزر د عمل اصل، په لنډ، دا ده چې له یو مکلف هیجاني برېښنايي دولت ته په ځمکه د دولت dissociative وسپارل شي. د ځمکنیو دولت نفوس تل په ډيره ټيټه کچه ده، ځکه چې په دې ټکی د مالیکول په اتومونه dissociate.

د دستګاه او ليزرز اصل په تشکيل چې د رخصتیدو تيوب سره د halide یو مخلوط (F ₂₎ او د نادر د ګازو د (عار) ډک. په هغې کې د الکترون dissociate او د halide مالیکولونو ionize او منفي يون رامنځته کړي. مثبت يون عار ⁺ او منفي F ^- غبرګون او په لومړي هیجاني دولت سره د منطقی د وړانګو د اډې د دولت د ماتې او نسل د ورپسې د لېږد تړاو ArF مالیکولونو توليدوي. Excimer ليزر، د عمل د اصل او د استعمال د چې موږ اوس په پام کې، کیدای شي د د د د د رنګ فعال منځني پمپ وکارول شي.

مايع ليزر

سره د جامدو موادو په پرتله، مايعاتو نور متجانس دي او د فعالو اتومونه د لوړو تراکم، سره د ګازونو په پرتله. په دې سربیره د، دوی نه توليدوي، آسانه ګرمۍ dissipation اجازه ستونزمن دي او په اسانۍ سره عوض کیداې شي. د ليزر د عمل اصل په توګه د عضوی رنګ د يو ګټې منځني، لکه DCM کارول (4-dicyanomethylene-2-ميتايل-6-د پاسفورس dimethylaminostyryl-4H-pyran)، rhodamine، styryl، LDS، coumarin، stilbene، او داسې نور. د D .، په یوه مناسب او تنظیمات منحل. د رنګ د مالیکول د حل لاره ده له خوا د وړانګو د چا ويولنته لري یو ښه جذب ضريب هیجاني. د ليزر د عمل اصل، په لنډ، دا ده چې په يو اوږد ويولنته، fluorescence په نامه کړي. د انرژۍ تر منځ توپیر د جذب او emitted photons nonradiative د انرژۍ د انتقال کارول او نظام خوټکيږي.

ويولنته هماهن - پراخ بند fluorescence مايع ليزرز یو بې ساری ځانګړنه لري. د عملیاتو او د دې ډول چې د يو tunable ليزر او د منطقی د رڼا سرچينه استعمال اصل، کېدو په spectroscopy، holography زياتيدونکي مهم، او د بایومیدکل غوښتنلیکونه ده.

په دې وروستيو کې، ليزرز دي کارول شوي دي، ترڅو isotope جلا رنګ. په دې صورت کې د ليزر په انتخابي يو يې تعجب، سمدستي د کيمياوي غبرګون پيل کړي.