Die vrugte van wetenskaplike en tegnologiese vooruitgang vind nie altyd hul konkrete praktiese uitdrukking onmiddellik na die voorbereiding van die teoretiese basis nie. Dit het gebeur met lasertegnologie, waarvan die moontlikhede tot dusver nog nie volledig bekend gemaak is nie. Die teorie van optiese kwantumopwekkers, op grond waarvan die konsep van toestelle geskep is wat elektromagnetiese straling uitstraal, is gedeeltelik bemeester as gevolg van die optimalisering van lasertegnologie. Kenners merk egter op dat die potensiaal van optiese bestraling die basis kan word vir 'n aantal ontdekkings in die toekoms.
Die beginsel van werking van die toestel
In hierdie geval word 'n kwantumgenerator verstaan as 'n lasertoestel wat in die optiese reeks werk onder toestande van gestimuleerde monochromatiese, elektromagnetiese of koherente straling. Die oorsprong van die woord laser in vertaling dui op die effek van ligversterking.deur gestimuleerde emissie. Tot op datum is daar verskeie konsepte vir die implementering van 'n lasertoestel, wat te wyte is aan die dubbelsinnigheid van die beginsels van werking van 'n optiese kwantumgenerator in verskillende toestande.
Die sleutelverskil is die beginsel van interaksie van laserstraling met die teikenstof. In die proses van bestraling word energie in sekere gedeeltes (kwanta) verskaf, wat jou toelaat om die aard van die effek van die uitstraler op die werksomgewing of die materiaal van die teikenvoorwerp te beheer. Onder die basiese parameters wat jou toelaat om die vlakke van elektrochemiese en optiese effekte van die laser aan te pas, word fokusering, die graad van vloedkonsentrasie, golflengte, rigting, ens. In sommige tegnologiese prosesse speel die tydmodus van bestraling ook 'n rol - byvoorbeeld, pulse kan 'n duur van 'n breukdeel sekondes tot tientalle femtosekondes hê met intervalle wat wissel van 'n oomblik tot 'n paar jaar.
Synergiese laserstruktuur
Teen die aanbreek van die konsep van 'n optiese laser, is die stelsel van kwantumstraling in fisiese terme algemeen verstaan as 'n vorm van selforganisasie van verskeie energiekomponente. So is die konsep van sinergetika gevorm, wat dit moontlik gemaak het om die belangrikste eienskappe en stadiums van die evolusionêre ontwikkeling van die laser te formuleer. Ongeag die tipe en beginsel van werking van die laser, die sleutelfaktor in sy werking is om verder te gaan as die ewewig van ligatome, wanneer die sisteem onstabiel en terselfdertyd oop word.
Afwykings in die ruimtelike simmetrie van straling skep toestande vir die voorkoms van 'n gepulseerdevloei. Nadat 'n sekere waarde van pomp (afwyking) bereik is, word die optiese kwantumgenerator van koherente straling beheerbaar en transformeer dit in 'n geordende dissipatiewe struktuur met elemente van 'n selforganiserende sisteem. Onder sekere toestande kan die toestel siklies in die gepulseerde bestralingsmodus werk, en sy veranderinge sal tot chaotiese pulsasies lei.
Laser werkende komponente
Nou is dit die moeite werd om van die werkingsbeginsel na spesifieke fisiese en tegniese toestande te beweeg waarin 'n laserstelsel met sekere eienskappe werk. Die belangrikste, uit die oogpunt van die werkverrigting van optiese kwantumgenerators, is die aktiewe medium. Daaruit hang veral af van die intensiteit van die versterking van die vloei, die eienskappe van die terugvoer en die optiese sein as geheel. Bestraling kan byvoorbeeld voorkom in 'n gasmengsel waarop die meeste lasertoestelle vandag werk.
Die volgende komponent word deur 'n energiebron voorgestel. Met sy hulp word toestande geskep om die inversie van die populasie van atome van die aktiewe medium te handhaaf. As ons 'n analogie met 'n sinergistiese struktuur trek, dan is dit die energiebron wat as 'n soort faktor sal optree in die afwyking van lig van die normale toestand. Hoe kragtiger die ondersteuning, hoe hoër die pomp van die stelsel en hoe meer effektief is die laser effek. Die derde komponent van die werkende infrastruktuur is die resonator, wat veelvuldige bestraling verskaf terwyl dit deur die werksomgewing beweeg. Dieselfde komponent dra by tot die uitset van optiese straling in 'n bruikbarespektrum.
He-Ne lasertoestel
Die mees algemene vormfaktor van 'n moderne laser, waarvan die strukturele basis 'n gasontladingsbuis, optiese resonatorspieëls en 'n elektriese kragtoevoer is. As werkmedium (buisvuller) word 'n mengsel van helium en neon gebruik, soos die naam aandui. Die buis self is gemaak van kwartsglas. Die dikte van standaard silindriese strukture wissel van 4 tot 15 mm, en die lengte wissel van 5 cm tot 3 m. Aan die punte van die pype word hulle toegemaak met plat glase met 'n effense helling, wat 'n voldoende vlak van laserpolarisasie verseker.
'n Optiese kwantumgenerator gebaseer op 'n helium-neon-mengsel het 'n klein spektrale breedte van emissiebande van die orde van 1,5 GHz. Hierdie eienskap bied 'n aantal operasionele voordele, wat die sukses van die toestel in interferometrie, visuele inligtinglesers, spektroskopie, ens. veroorsaak.
Halfgeleier-lasertoestel
Die plek van die werkende medium in sulke toestelle word ingeneem deur 'n halfgeleier, wat gebaseer is op kristallyne elemente in die vorm van onsuiwerhede met atome van 'n drie- of vyfwaardige chemiese stof (silikon, indium). Wat geleiding betref, staan hierdie laser tussen diëlektrika en volwaardige geleiers. Die verskil in werkseienskappe gaan deur die parameters van temperatuurwaardes, die konsentrasie van onsuiwerhede en die aard van die fisiese impak op die teikenmateriaal. In hierdie geval kan die energiebron van pomp elektrisiteit wees,magnetiese straling of elektronstraal.
Die toestel van 'n optiese halfgeleier-kwantumgenerator gebruik dikwels 'n kragtige LED wat van 'n soliede materiaal gemaak is, wat groot hoeveelhede energie kan opgaar. Nog iets is dat werk in toestande van verhoogde elektriese en meganiese ladings vinnig lei tot slytasie van werkende elemente.
Dye laser-toestel
Hierdie tipe optiese kragopwekkers het die grondslag gelê vir die vorming van 'n nuwe rigting in lasertegnologie, wat met 'n polsduur van tot pikosekondes werk. Dit het moontlik geword as gevolg van die gebruik van organiese kleurstowwe as 'n aktiewe medium, maar 'n ander laser, gewoonlik 'n argon een, behoort die pompfunksies te verrig.
Wat die ontwerp van optiese kwantumgenerators op kleurstowwe betref, word 'n spesiale basis in die vorm van 'n kuvette gebruik om ultrakort pulse te verskaf, waar vakuumtoestande gevorm word. Modelle met 'n ringresonator in so 'n omgewing laat toe om vloeibare kleurstof teen snelhede tot 10 m/s te pomp.
Kenmerke van optieseveseluitstralers
'n Soort lasertoestel waarin die funksies van 'n resonator deur 'n optiese vesel uitgevoer word. Uit die oogpunt van bedryfseienskappe is hierdie kragopwekker die produktiefste in terme van die volume optiese straling. En dit ten spyte van die feit dat die ontwerp van die toestel 'n baie beskeie grootte het in vergelyking met ander soorte lasers.
KDie kenmerke van optiese kwantumopwekkers van hierdie soort sluit ook veelsydigheid in in terme van die moontlikhede om pompbronne te verbind. Gewoonlik word hele groepe optiese golfleiers hiervoor gebruik wat in modules gekombineer word met 'n aktiewe stof, wat ook bydra tot die strukturele en funksionele optimalisering van die toestel.
Implementering van die bestuurstelsel
Die meerderheid toestelle is gebaseer op 'n elektriese basis, waardeur energiepomp direk of indirek verskaf word. In die eenvoudigste stelsels, deur hierdie kragtoevoerstelsel, word kragaanwysers gemonitor wat die intensiteit van bestraling binne 'n sekere optiese reeks beïnvloed.
Professionele kwantumopwekkers bevat ook 'n ontwikkelde optiese infrastruktuur vir vloeibeheer. Deur middel van sulke modules word veral die rigting van die spuitstuk, die krag en lengte van die pols, frekwensie, temperatuur en ander operasionele kenmerke beheer.
Toepassingsvelde van lasers
Hoewel optiese kragopwekkers steeds toestelle is met nog nie ten volle geopenbaarde vermoëns nie, is dit vandag moeilik om 'n area te noem waar hulle nie gebruik sal word nie. Hulle het die industrie die mees waardevolle praktiese effek gegee as 'n hoogs doeltreffende hulpmiddel om soliede materiale teen minimale koste te sny.
Optiese kwantumgenerators word ook wyd gebruik in mediese metodes met betrekking tot oogmikrochirurgie en skoonheidsmiddels. Byvoorbeeld, 'n universele lasersogenaamde bloedlose skalpels het 'n instrument in medisyne geword, wat nie net toelaat om te dissekteer nie, maar ook om biologiese weefsels te verbind.
Gevolgtrekking
Vandag is daar verskeie belowende rigtings in die ontwikkeling van optiese stralingsgenerators. Die gewildste sluit in laag-vir-laag sintese-tegnologie, 3D-modellering, die konsep van kombinasie met robotika (laserspoorsnyers), ens. In elke geval word aanvaar dat optiese kwantumopwekkers hul eie spesiale toepassing sal hê - van oppervlakverwerking van materiale en ultra-vinnige skepping van saamgestelde produkte om brand te blus deur middel van bestraling.
Natuurlik sal meer komplekse take die krag van lasertegnologie verhoog, waardeur die drempel van die gevaar daarvan ook verhoog sal word. As vandag die hoofrede om veiligheid te verseker wanneer met sulke toerusting gewerk word, die skadelike effek daarvan op die oë is, dan kan ons in die toekoms praat oor spesiale beskerming van materiale en voorwerpe waarby die gebruik van toerusting georganiseer word.
