Пристрій та принцип роботи твердотільного лазера
Лазер- квантовий генератор, джерело когерентного монохроматичного електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. Зазвичай складається з трьох основних елементів:
- Джерело енергії (механізм «накачування» лазера).
- Робоче тіло лазера.
- Система дзеркал (оптичний резонатор). Існує велика кількість видів лазерів, що використовують як робоче середовище всі агрегатні стани речовини. Деякі типи лазерів, наприклад лазери на розчинах барвників або твердотільні поліхроматичні лазери, можуть генерувати цілий набір частот (мод оптичного резонатора) в широкому спектральному діапазоні. Габарити лазерів відрізняються від мікроскопічних для низки напівпровідникових лазерів до розмірів футбольного поля для деяких лазерів на неодимовому склі. Унікальні властивості випромінювання лазерів дозволили використовувати їх у різних галузях науки і техніки, а також у побуті, починаючи з читання та запису компакт-дисків та закінчуючи дослідженнями в галузі керованого термоядерного синтезу.
Твердотільні лазери
Твердотільний лазер працює на штучно вирощених кристалах рубіну, алюмо-іттрієвого гранату та на склі з домішкою рідкісного елемента неодиму. Скляний або кристалічний стрижень разом з імпульсною лампою накачування оточений відбивачем і поміщений усередину резонатора між парою дзеркал. Енергія світлового спалаху перетворюється на лазерний імпульс. Перший лазер на кристалі рубіну завдовжки 1 сантиметр було побудовано 1960 року Т. Мейманом (США).
.PNG "Пристрій та принцип роботи твердотільного лазера")
Твердотільні лазери мають більшу розбіжність променя і менш універсальні, ніж газові, але в імпульсному режимі добре гравіюють і ріжуть метали.
Погано обробляютьнеметалеві матеріали, оскільки деякі види таких матеріалів або повністю, або частково прозорими для лазерного випромінювання. Випромінювання більш чутливе до нерівної поверхні матеріалу, тому часто верстати на основі твердотільного лазера комплектуються невеликими столами.
Твердотільні лазери на основі алюмінієвого гранату. Накачування активного елемента проводиться високовольтними лампами розрядними, безперервними або імпульсними. Довжина хвилі випромінювання твердотільного лазера – 1 мкм. Режим генерації, відповідно, може бути безперервним або імпульсним, і є режим так званого гігантського імпульсу Q-switch.
Твердотільні лазери неметалеві матеріали ріжуть значно гірше за газові, проте мають перевагу при різанні металів - з тієї причини, що хвиля довжиною 1 мкм відбивається гірше, ніж хвиля довжиною 10 мкм. Мідь і алюміній для хвилі довжиною 10 мкм - майже ідеальне середовище. Але, з іншого боку, зробити CO2-лазер простіше і дешевше, ніж твердотільний.
Лазер- це пристрій для посилення світла за рахунок вимушеного випромінювання, що містяться в УФ, ІЧ та видимій областях електро-магнітного випромінювання. Лазери, яке генерують електро-магнітні хвилі в см Діапазон-мазери.
Типи:
- Класифікація за типом використання середовища: твердотільні, газові, напівпровідникові, рідинні
- Більш точна класифікація враховує також і методи накачування: оптичні, теплові, хімічні, електроіонізаційні
- За типом роботи: безперервні та імпульсивні
Пристрій:
- активне середовище (у кіт створюються статки з інверсією населеності)
- система накачування (пристрій для створення інверсії в активному середовищі)
- Оптичний резонатор(Пристрій кіт формує вихідний пучок фотонів)
Принцип роботи твердотільного лазера
Кристал рубіну являє собою оксид алюмінію А12О3, в кристалічній решітці якого деякі з атомів А1 заміщені тривалентними іонами Сг (0,03 і 0,05% іонів хрому відповідно для рожевого і червоного рубіна). стан при цьому можливий або зворотний спонтанний перехід, кіт якщо відбувається, то миттєво, або перехід на другий енерг. рівень, такий перехід найбільш ймовірний. На спонтанний перехід t = 10-8. А спонтанний перехід одного з атомів спровокує вимушений перехід сусідніх атомів до основного стану. Таке вимушене випромінювання буде поширюватись і наростати по всьому об'єму кристала.