Посилення світла шляхом стимульованого випромінювання випромінювання, або коротко лазер, — це пристрій, який створює та підсилює електромагнітне випромінювання певної частоти за допомогою процесу стимульованого випромінювання. У лазері всі світлові промені мають однакову довжину хвилі і когерентні; вони можуть подорожувати на великі відстані, не розсіюючись.
Щоб зрозуміти, як працюють лазери, ми повинні зрозуміти, як атом випромінює світло. Атом — це найменша частинка в світі, вона містить електрони. Вводячи додатковий фотон в атом, електрони змушені перейти на вищий енергетичний рівень, і тепер атом перебуває у збудженому стані. Однак збуджений атом нестабільний, і електрони завжди намагаються повернутися до свого основного стану, таким чином вивільняючи надлишкову енергію, яку він спочатку отримав, у вигляді фотона світлового випромінювання. Цей процес називається спонтанним випромінюванням, як показано на малюнку нижче. 1.
Лазер містить камеру, в якій збуджуються атоми середовища, виводячи їх електрони на вищі орбіти з вищими енергетичними станами. Коли один із цих електронів переходить у нижчий енергетичний стан, він віддає свою додаткову енергію у вигляді фотона з певною частотою. Вводячи більше фотонів у систему, фотони зрештою зустрінуться з іншим атомом із збудженим електроном, який стимулюватиме цей електрон повернутися до свого початкового стану, випромінюючи два або більше фотонів з тією ж частотою, що й перший, і у фазі з ним. . Цей ефект проходить каскадом через камеру, постійно стимулюючи інші атоми випромінювати ще більше когерентних фотонів, і цей процес називається стимульованим випромінюванням. Іншими словами, світло було посилено, як показано нижче на малюнку 2
Крім того, дзеркала на обох кінцях камери змушують світло відбиватися вперед і назад через середовище. Одне з дзеркал частково прозоре, що дозволяє лазерному променю виходити з цього кінця камери. Підтримуючи достатню кількість атомів у середовищі зовнішнім джерелом енергії у вищому енергетичному стані, випромінювання постійно стимулюються, і цей процес називається інверсією населеності. Зрештою, він створює потік когерентних фотонів, який є дуже концентрованим пучком потужного лазерного світла. Лазери мають багато промислових, військових і наукових застосувань, включаючи зварювання, виявлення цілей, мікроскопічну фотографію, волоконну оптику, хірургію тощо.
Типи лазерів:
Існує багато різних типів лазерів, і нижче наведено п’ять основних типів.
1. Газові лазери – пр. HeNe газовий лазер і CO2 лазери, які випромінюють сотні ват потужності. Зазвичай вони використовуються для різання та зварювання в промисловості.
2. Хімічні лазери – працюють за допомогою хімічної реакції, яка дозволяє виділяти велику кількість енергії, головним чином для військового використання та з дуже високою довжиною хвилі. Пр. Фтористоводневий лазер 2700 нм.
3. Твердотільні лазери – з оптичною накачкою за допомогою використання твердого легованого середовища, такого як кристалічне леговане іонами або скло. Прикладом може бути лазерна указка.
4. Волоконні лазери – світло направляється за рахунок внутрішнього відбиття в оптичному волокні. Сьогодні вони широко відомі своєю високою вихідною потужністю та високою оптичною якістю, а також тривалим терміном служби. Причина пов’язана з властивостями волокон, які забезпечують високе співвідношення площі поверхні до об’єму, що забезпечує ефективне охолодження при підтримці кіловат безперервної вихідної потужності. Хвилепровідні властивості волокна допомагають підтримувати силу сигналу та мінімізувати спотворення. Волоконні лазери широко використовуються в даний час для телекомунікацій, які поширюються в регіонах довжиною в кілька кілометрів.
5. Напівпровідникові лазери – з електричною накачкою
a) Світлодіоди (світлодіоди) – у діодах, утворених із напівпровідника з прямою забороненою зоною, такого як арсенід галію, носії, які перетинають перехід, випромінюють фотони, коли вони рекомбінуються з основним носієм з іншого боку. Залежно від матеріалу можуть створюватися довжини хвиль (або кольори) від інфрачервоного до майже ультрафіолетового. Усі світлодіоди випромінюють некогерентне світло вузького спектру. Світлодіоди також можна використовувати як низькоефективні фотодіоди в сигнальних додатках. Світлодіод може поєднуватися з фотодіодом або фототранзистором в одному корпусі, щоб утворити оптоізолятор.
b) Лазерні діоди - коли світлодіодна структура міститься в резонансній порожнині, утвореній поліруванням паралельних торцевих поверхонь, можна сформувати лазер. Лазерні діоди зазвичай використовуються в оптичних запам'ятовуючих пристроях і для високошвидкісного оптичного зв'язку.
Лазерний діод — це лазер, середовищем якого є напівпровідник, утворений pn-переходом, як показано на рис. 3, і живиться електричним струмом. Для різних типів лазерних діодних структур дивіться Додаток 3. В основному, лазерний діод — це комбінація напівпровідникової мікросхеми, яка випромінює когерентне світло, і моніторної мікросхеми фотодіода для контролю вихідної потужності за зворотним зв’язком у герметично упакованому та закритому корпусі.
Напівпровідникові матеріали, які використовуються для створення діодів з pn-переходом, які сьогодні випромінюють світло, це: арсенід галію, фосфід індію, антимонід галію та нітрид галію. Причиною їх використання є три-п’ять властивостей сполук у хімічній таблиці Менделєєва. Матеріали мають бути сильно леговані, щоб створити зони P–N, що виключає інші, залишаючи групи три-п’ять ідеальними варіантами.
Їх довжину хвилі можна регулювати, змінюючи співвідношення складу. Наприклад, довжину хвилі лазерного променя, створюваного підкладкою InP, можна збільшити, збільшивши вміст індію або зменшивши відсоток вмісту фосфату. Більша довжина хвилі зазвичай вказує на більшу відстань подорожі.
Відповідно до Вікіпедії, лазерні діоди є чисельно найпоширенішим типом лазерів, у 2004 році було продано приблизно 733 мільйони діодних лазерів у порівнянні зі 131 000 іншими типами лазерів. Лазерні діоди знаходять широке застосування в телекомунікаціях як легкомодульовані та легко з’єднувані джерела світла для оптоволоконного зв’язку.
Brandnew може запропонувати високопотужні діодні лазери та системи в широкому діапазоні вихідної потужності та довжини хвилі, включаючи лазерний чіп, лазерний діод із волоконним зв’язком, одиночну смугу та масив діодних лазерів високої потужності. Сильні сторони BrandNews полягають у талановитих співробітниках, розробці якості, контролі процесів, розробці продукції та масовому виробництві. Наш асортимент продуктів дає це відчуття нашим клієнтам, які швидко розуміють, що наші рішення допомагають їм заощадити час на фотонну систему RD та роботу з інтеграції.
Наша адреса
B-1508 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Номер телефону
0086 181 5840 0345
Електронна пошта
info@brandnew-china.com
