គោលការណ៍នៃការបង្កើតឡាស៊ែរ

ហេតុអ្វីបានជាយើងត្រូវដឹងពីគោលការណ៍នៃឡាស៊ែរ?

ការដឹងពីភាពខុសគ្នារវាងឡាស៊ែរ semiconductor ធម្មតា សរសៃ ឌីស និងឡាស៊ែរ YAGក៏អាចជួយឱ្យមានការយល់ដឹងកាន់តែប្រសើរឡើង និងចូលរួមក្នុងការពិភាក្សាបន្ថែមទៀតក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការជ្រើសរើស។

អត្ថបទនេះផ្តោតជាសំខាន់លើវិទ្យាសាស្ត្រដ៏ពេញនិយម៖ ការណែនាំខ្លីៗអំពីគោលការណ៍នៃការបង្កើតឡាស៊ែរ រចនាសម្ព័ន្ធសំខាន់នៃឡាស៊ែរ និងប្រភេទទូទៅមួយចំនួននៃឡាស៊ែរ។

ទីមួយគោលការណ៍នៃការបង្កើតឡាស៊ែរ

ឡាស៊ែរត្រូវបានបង្កើតតាមរយៈអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងរូបធាតុ ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាការពង្រីកវិទ្យុសកម្មដែលបានជំរុញ។ ការយល់ដឹងអំពីការពង្រីកវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញឱ្យមានការយល់អំពីគោលគំនិតរបស់ Einstein នៃការបំភាយដោយឯកឯង ការស្រូបយកដោយរំញោច និងការជំរុញវិទ្យុសកម្ម ក៏ដូចជាមូលដ្ឋានគ្រឹះទ្រឹស្តីចាំបាច់មួយចំនួន។

មូលដ្ឋានទ្រឹស្តី 1: គំរូ Bohr

គំរូ Bohr ផ្តល់ជាចម្បងនូវរចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុងនៃអាតូម ដែលធ្វើឱ្យវាងាយស្រួលក្នុងការយល់ពីរបៀបដែលឡាស៊ែរកើតឡើង។ អាតូមមួយត្រូវបានផ្សំឡើងដោយស្នូល និងអេឡិចត្រុងនៅខាងក្រៅស្នូល ហើយគន្លងនៃអេឡិចត្រុងគឺមិនបំពានទេ។ អេឡិចត្រុងមានគន្លងជាក់លាក់ ដែលក្នុងនោះគន្លងខាងក្នុងបំផុតត្រូវបានគេហៅថា ស្ថានភាពដី។ ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពដី ថាមពលរបស់វាគឺទាបបំផុត។ ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងលោតចេញពីគន្លងមួយ វាត្រូវបានគេហៅថារដ្ឋរំភើបដំបូង ហើយថាមពលនៃរដ្ឋរំភើបដំបូងនឹងខ្ពស់ជាងស្ថានភាពដី។ គន្លងមួយទៀតត្រូវបានគេហៅថារដ្ឋរំភើបទីពីរ;

ហេតុផលដែលឡាស៊ែរអាចកើតឡើងគឺដោយសារតែអេឡិចត្រុងនឹងផ្លាស់ទីក្នុងគន្លងផ្សេងៗគ្នានៅក្នុងគំរូនេះ។ ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងស្រូបយកថាមពលពួកគេអាចរត់ពីស្ថានភាពដីទៅរដ្ឋរំភើប; ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងត្រឡប់ពីស្ថានភាពរំភើបទៅកាន់ស្ថានភាពដី វានឹងបញ្ចេញថាមពល ដែលជារឿយៗត្រូវបានបញ្ចេញក្នុងទម្រង់ជាឡាស៊ែរ។

ទ្រឹស្ដី​មូលដ្ឋាន​ទី ២៖ ទ្រឹស្តី​វិទ្យុសកម្ម​របស់​អែងស្តែង

នៅឆ្នាំ 1917 អែងស្តែងបានស្នើទ្រឹស្តីនៃវិទ្យុសកម្មជំរុញ ដែលជាទ្រឹស្តីសម្រាប់ឡាស៊ែរ និងការផលិតឡាស៊ែរ៖ ការស្រូប ឬការបំភាយសារធាតុគឺសំខាន់ជាលទ្ធផលនៃអន្តរកម្មរវាងវាលវិទ្យុសកម្ម និងភាគល្អិតដែលបង្កើតជារូបធាតុ និងស្នូលរបស់វា។ ខ្លឹមសារគឺជាការផ្លាស់ប្តូរនៃភាគល្អិតរវាងកម្រិតថាមពលផ្សេងៗគ្នា។ មានដំណើរការបីផ្សេងគ្នាក្នុងអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងរូបធាតុ៖ ការបំភាយដោយឯកឯង ការបំភាយដោយភ្ញោច និងការស្រូបដោយរំញោច។ សម្រាប់ប្រព័ន្ធដែលមានភាគល្អិតមួយចំនួនធំ ដំណើរការទាំងបីនេះតែងតែរួមរស់ជាមួយគ្នា និងទាក់ទងគ្នាយ៉ាងជិតស្និទ្ធ។

ការបំភាយដោយឯកឯង៖

ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូប៖ អេឡិចត្រុងមួយនៅលើកម្រិតថាមពលខ្ពស់ E2 ផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯងទៅកម្រិតថាមពលទាប E1 ហើយបញ្ចេញ photon ជាមួយនឹងថាមពលនៃ hv, និង hv=E2-E1; ដំណើរការផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯង និងមិនមានទំនាក់ទំនងនេះត្រូវបានគេហៅថាការផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯង ហើយរលកពន្លឺដែលបញ្ចេញដោយការផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯងត្រូវបានគេហៅថាវិទ្យុសកម្មឯកឯង។

លក្ខណៈនៃការបំភាយដោយឯកឯង៖ ហ្វូតុននីមួយៗគឺឯករាជ្យ មានទិសដៅ និងដំណាក់កាលផ្សេងៗគ្នា ហើយពេលវេលាកើតឡើងក៏ចៃដន្យផងដែរ។ វាជាកម្មសិទ្ធិរបស់ពន្លឺមិនស៊ីសង្វាក់គ្នា និងវឹកវរ ដែលមិនមែនជាពន្លឺដែលតម្រូវដោយឡាស៊ែរទេ។ ដូច្នេះ ដំណើរការបង្កើតឡាស៊ែរ ត្រូវការកាត់បន្ថយពន្លឺប្រភេទនេះ ។ នេះ​ក៏​ជា​មូលហេតុ​មួយ​ដែល​ធ្វើ​ឱ្យ​រលក​នៃ​ឡាស៊ែរ​ផ្សេងៗ​មាន​ពន្លឺ​ខុស​ប្រក្រតី។ ប្រសិនបើគ្រប់គ្រងបានល្អ សមាមាត្រនៃការបំភាយដោយឯកឯងនៅក្នុងឡាស៊ែរអាចត្រូវបានមិនអើពើ។ ឡាស៊ែរដែលស្អាតជាង ដូចជា 1060 nm វាគឺ 1060 nm ទាំងអស់ ឡាស៊ែរប្រភេទនេះមានអត្រាស្រូបយក និងថាមពលមានស្ថេរភាព។

ការស្រូបយកដោយរំញោច៖

អេឡិចត្រុងនៅកម្រិតថាមពលទាប (គន្លងទាប) បន្ទាប់ពីការស្រូបយក photons ការផ្លាស់ប្តូរទៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ (គន្លងខ្ពស់) ហើយដំណើរការនេះត្រូវបានគេហៅថាការស្រូបយកដោយរំញោច។ ការស្រូបយកដោយរំញោចគឺជាកត្តាសំខាន់ និងជាដំណើរការបូមដ៏សំខាន់មួយ។ ប្រភពស្នប់នៃឡាស៊ែរផ្តល់ថាមពល photon ដើម្បីបង្កឱ្យភាគល្អិតក្នុងកម្រិតមធ្យមនៃការផ្លាស់ប្តូរ និងរង់ចាំវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញនៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ ដោយបញ្ចេញឡាស៊ែរ។

វិទ្យុសកម្មដែលបានជំរុញ៖

នៅពេលដែល irradiated ដោយពន្លឺនៃថាមពលខាងក្រៅ (hv = E2-E1) អេឡិចត្រុងនៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ត្រូវបានរំភើបដោយ photon ខាងក្រៅហើយលោតទៅកម្រិតថាមពលទាប (គន្លងខ្ពស់រត់ទៅគន្លងទាប) ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ វាបញ្ចេញនូវ photon ដែលមានលក្ខណៈដូចគ្នាទៅនឹង photon ខាងក្រៅ។ ដំណើរការនេះមិនស្រូបយកពន្លឺរំភើបដើមឡើយ ដូច្នេះវានឹងមានហ្វូតុងដូចគ្នាបេះបិទ ដែលអាចយល់បានថា អេឡិចត្រុងបញ្ចេញសារធាតុហ្វូតុងដែលបានស្រូបពីមុនមក ហើយដំណើរការពន្លឺនេះត្រូវបានគេហៅថាវិទ្យុសកម្មរំញោច ដែលជាដំណើរការបញ្ច្រាសនៃការស្រូបទាញជំរុញ។

បន្ទាប់ពីទ្រឹស្តីច្បាស់លាស់ វាគឺសាមញ្ញណាស់ក្នុងការសាងសង់ឡាស៊ែរ ដូចបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងលើ៖ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតានៃស្ថេរភាពសម្ភារៈ អេឡិចត្រុងភាគច្រើនស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពដី អេឡិចត្រុងនៅក្នុងស្ថានភាពដី និងឡាស៊ែរអាស្រ័យទៅលើ វិទ្យុសកម្មជំរុញ។ ដូច្នេះ រចនាសម្ព័នរបស់ឡាស៊ែរ គឺអនុញ្ញាតឱ្យការស្រូបទាញដែលជំរុញឱ្យកើតមានមុនគេ ដោយនាំអេឡិចត្រុងទៅកាន់កម្រិតថាមពលខ្ពស់ ហើយបន្ទាប់មកផ្តល់នូវការរំភើបចិត្ត ដើម្បីឱ្យអេឡិចត្រុងកម្រិតថាមពលខ្ពស់មួយចំនួនធំឆ្លងកាត់វិទ្យុសកម្មរំញោច បញ្ចេញហ្វូតុង ពីនេះទៅទៀត។ ឡាស៊ែរអាចត្រូវបានបង្កើត។ បន្ទាប់យើងនឹងណែនាំរចនាសម្ព័ន្ធឡាស៊ែរ។

រចនាសម្ព័ន្ធឡាស៊ែរ៖

ផ្គូផ្គងរចនាសម្ព័ន្ធឡាស៊ែរជាមួយនឹងលក្ខខណ្ឌនៃការបង្កើតឡាស៊ែរដែលបានរៀបរាប់ពីមុនម្តងមួយៗ៖

លក្ខខណ្ឌនៃការកើតឡើង និងរចនាសម្ព័ន្ធដែលត្រូវគ្នា៖

1. មានឧបករណ៍ផ្ទុកទទួលបានដែលផ្តល់នូវឥទ្ធិពលពង្រីកជាឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ ហើយភាគល្អិតដែលបានធ្វើឱ្យសកម្មរបស់វាមានរចនាសម្ព័ន្ធកម្រិតថាមពលដែលសមរម្យសម្រាប់ការបង្កើតវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញ (ជាចម្បងអាចបូមអេឡិចត្រុងទៅកាន់គន្លងថាមពលខ្ពស់ និងមានក្នុងរយៈពេលជាក់លាក់ណាមួយ។ ហើយបន្ទាប់មកបញ្ចេញ photons ក្នុងមួយដង្ហើមតាមរយៈវិទ្យុសកម្មរំញោច);

2. មានប្រភពរំភើបខាងក្រៅ (ប្រភពស្នប់) ដែលអាចបូមអេឡិចត្រុងពីកម្រិតទាបទៅកម្រិតខាងលើ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបញ្ច្រាសចំនួនភាគល្អិតរវាងកម្រិតខាងលើ និងខាងក្រោមនៃឡាស៊ែរ (ពោលគឺនៅពេលដែលមានភាគល្អិតថាមពលខ្ពស់ជាង ភាគល្អិតថាមពលទាប) ដូចជាចង្កៀង xenon នៅក្នុងឡាស៊ែរ YAG;

3. មានបែហោងធ្មែញ resonant ដែលអាចសម្រេចបាននូវលំយោលឡាស៊ែរ, បង្កើនប្រវែងការងារនៃសម្ភារៈធ្វើការឡាស៊ែរ, អេក្រង់របៀបរលកពន្លឺ, គ្រប់គ្រងទិសដៅនៃការសាយភាយនៃធ្នឹម, ជ្រើសពង្រីកប្រេកង់វិទ្យុសកម្មជំរុញឱ្យប្រសើរឡើងនូវ monochromaticity (ធានាថាការ ឡាស៊ែរត្រូវបានបញ្ចេញនៅថាមពលជាក់លាក់មួយ) ។

រចនាសម្ព័ន្ធដែលត្រូវគ្នាត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាពខាងលើដែលជារចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញនៃឡាស៊ែរ YAG ។ រចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងទៀតអាចស្មុគស្មាញជាង ប៉ុន្តែស្នូលគឺនេះ។ ដំណើរការបង្កើតឡាស៊ែរត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព៖

ចំណាត់ថ្នាក់ឡាស៊ែរ៖ ជាទូទៅត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ដោយការទទួលបានមធ្យម ឬដោយទម្រង់ថាមពលឡាស៊ែរ

ទទួលបានចំណាត់ថ្នាក់មធ្យម៖

ឡាស៊ែរកាបូនឌីអុកស៊ីត៖ មធ្យម​ទទួល​បាន​នៃ​ឡាស៊ែរ​កាបូនឌីអុកស៊ីត គឺ​អេលីយ៉ូម និងឡាស៊ែរ CO2,ជាមួយនឹងរលកឡាស៊ែរ 10.6um ដែលជាផលិតផលឡាស៊ែរដំបូងបំផុតដែលត្រូវបានដាក់ឱ្យដំណើរការ។ ការផ្សារឡាស៊ែរដំបូងគឺផ្អែកលើឡាស៊ែរកាបូនឌីអុកស៊ីត ដែលបច្ចុប្បន្នត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាចម្បងសម្រាប់ការផ្សារ និងកាត់សម្ភារៈដែលមិនមែនជាលោហធាតុ (ក្រណាត់ ប្លាស្ទិក ឈើ។ល។)។ លើសពីនេះទៀតវាក៏ត្រូវបានគេប្រើនៅលើម៉ាស៊ីន lithography ផងដែរ។ ឡាស៊ែរកាបូនឌីអុកស៊ីតមិនអាចត្រូវបានបញ្ជូនតាមរយៈសរសៃអុបទិក និងធ្វើដំណើរតាមរយៈផ្លូវអុបទិកលំហទេ តុងកៃដំបូងបំផុតត្រូវបានធ្វើបានយ៉ាងល្អ ហើយឧបករណ៍កាត់ជាច្រើនត្រូវបានប្រើប្រាស់។

ឡាស៊ែរ YAG (yttrium aluminium garnet)៖ គ្រីស្តាល់ YAG លាបជាមួយអ៊ីយ៉ុងដែក neodymium (Nd) ឬ yttrium (Yb) ត្រូវបានគេប្រើជាឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ ដែលមានប្រវែងរលកបំភាយ 1.06um។ ឡាស៊ែរ YAG អាច​បញ្ចេញ​ជីពចរ​ខ្ពស់ ប៉ុន្តែ​ថាមពល​មធ្យម​មាន​កម្រិត​ទាប ហើយ​ថាមពល​កំពូល​អាច​ឡើង​ដល់ ១៥ ដង​នៃ​ថាមពល​មធ្យម។ ប្រសិនបើវាជាឡាស៊ែរជីពចរជាចម្បង លទ្ធផលជាបន្តមិនអាចសម្រេចបានទេ។ ប៉ុន្តែវាអាចត្រូវបានបញ្ជូនតាមរយៈសរសៃអុបទិកហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានោះអត្រាស្រូបយកវត្ថុធាតុដែកកើនឡើងហើយវាកំពុងចាប់ផ្តើមអនុវត្តនៅក្នុងសម្ភារៈឆ្លុះបញ្ចាំងខ្ពស់ដែលត្រូវបានអនុវត្តជាលើកដំបូងនៅក្នុងវាល 3C;

ឡាស៊ែរជាតិសរសៃ៖ ចរន្តចម្បងនៅលើទីផ្សារប្រើប្រាស់ជាតិសរសៃ ytterbium doped ជាមធ្យោបាយទទួលផល ដោយមានរលកប្រវែង 1060nm ។ វាត្រូវបានបែងចែកបន្ថែមទៀតទៅជាឡាស៊ែរជាតិសរសៃនិងឌីសដោយផ្អែកលើរូបរាងនៃឧបករណ៍ផ្ទុក; ខ្សែកាបអុបទិកតំណាងឱ្យ IPG ខណៈដែលឌីសតំណាងឱ្យ Tongkuai ។

ឡាស៊ែរ Semiconductor៖ ឧបករណ៍ផ្ទុកទទួលបានគឺជាប្រសព្វ semiconductor PN ហើយរលកនៃឡាស៊ែរ semiconductor គឺសំខាន់នៅ 976nm ។ បច្ចុប្បន្ននេះ ឡាស៊ែរ semiconductor ជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ ត្រូវបានប្រើជាចម្បងសម្រាប់ការបិទភ្ជាប់ ជាមួយនឹងចំណុចពន្លឺលើសពី 600um ។ Laserline គឺជាសហគ្រាសតំណាងនៃឡាស៊ែរ semiconductor ។

ចាត់ថ្នាក់តាមទម្រង់នៃសកម្មភាពថាមពល៖ ឡាស៊ែរជីពចរ (PULSE), ឡាស៊ែរបន្តពូជ (QCW), ឡាស៊ែរបន្ត (CW)

ឡាស៊ែរជីពចរ៖ nanosecond, picosecond, femtosecond, ឡាស៊ែរជីពចរប្រេកង់ខ្ពស់នេះ (ns, ទទឹងជីពចរ) ជាញឹកញាប់អាចសម្រេចបាននូវថាមពលកំពូលខ្ពស់ ដំណើរការប្រេកង់ខ្ពស់ (MHZ) ប្រើសម្រាប់ដំណើរការវត្ថុធាតុស្ពាន់ស្តើង និងអាលុយមីញ៉ូម ក៏ដូចជាការសម្អាតភាគច្រើន។ . ដោយប្រើថាមពលកំពូលខ្ពស់ វាអាចរលាយសម្ភារៈមូលដ្ឋានបានយ៉ាងឆាប់រហ័ស ជាមួយនឹងពេលវេលាធ្វើសកម្មភាពទាប និងតំបន់ដែលរងផលប៉ះពាល់ដោយកំដៅតូច។ វាមានគុណសម្បត្តិក្នុងការកែច្នៃវត្ថុធាតុដើមស្តើងបំផុត (ក្រោម 0.5mm);

ឡាស៊ែរ Quasi បន្ត (QCW): ដោយសារតែអត្រាពាក្យដដែលៗខ្ពស់ និងវដ្តកាតព្វកិច្ចទាប (ក្រោម 50%) ទទឹងជីពចររបស់ឡាស៊ែរ QCWឈានដល់ 50 us-50 ms បំពេញចន្លោះរវាងឡាស៊ែរជាតិសរសៃបន្តកម្រិតគីឡូវ៉ាត់និង Q-switched pulse laser; ថាមពលកំពូលនៃឡាស៊ែរសរសៃបន្តមួយអាចឡើងដល់ 10 ដងនៃថាមពលជាមធ្យមក្រោមប្រតិបត្តិការរបៀបបន្ត។ ឡាស៊ែរ QCW ជាទូទៅមានពីររបៀប មួយគឺការផ្សារបន្តនៅថាមពលទាប ហើយមួយទៀតគឺការផ្សារឡាស៊ែរដែលមានថាមពលខ្ពស់បំផុត 10 ដងនៃថាមពលមធ្យម ដែលអាចសម្រេចបាននូវវត្ថុធាតុក្រាស់ជាង និងការផ្សារកំដៅកាន់តែច្រើន ខណៈពេលដែលគ្រប់គ្រងកំដៅក្នុងរង្វង់មួយ ជួរតូចណាស់;

Continuous Laser (CW): នេះ​ជា​ប្រភេទ​ឡាស៊ែរ​ដែល​គេ​ប្រើ​ច្រើន​បំផុត ហើយ​ឡាស៊ែរ​ភាគ​ច្រើន​ដែល​គេ​ឃើញ​នៅ​លើ​ទីផ្សារ​គឺ​ឡាស៊ែរ CW ដែល​បន្ត​បញ្ចេញ​ឡាស៊ែរ​សម្រាប់​ដំណើរការ​ផ្សារ។ ឡាស៊ែរជាតិសរសៃត្រូវបានបែងចែកទៅជាឡាស៊ែររបៀបតែមួយ និងច្រើនរបៀប យោងទៅតាមអង្កត់ផ្ចិតស្នូល និងគុណភាពនៃធ្នឹមខុសៗគ្នា ហើយអាចប្រែប្រួលទៅតាមស្ថានភាពកម្មវិធីផ្សេងៗ។