គោលការណ៍នៃការបង្កើតឡាស៊ែរ

ហេតុអ្វីបានជាយើងត្រូវដឹងពីគោលការណ៍នៃឡាស៊ែរ?

ការដឹងពីភាពខុសគ្នារវាងឡាស៊ែរស៊ីមីកុងដុកទ័រទូទៅ សរសៃ ឌីស និងឡាស៊ែរ YAGក៏អាចជួយឱ្យយល់កាន់តែច្បាស់ និងចូលរួមក្នុងការពិភាក្សាបន្ថែមទៀតក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការជ្រើសរើស។

អត្ថបទនេះផ្តោតសំខាន់លើវិទ្យាសាស្ត្រពេញនិយម៖ ការណែនាំសង្ខេបអំពីគោលការណ៍នៃការបង្កើតឡាស៊ែរ រចនាសម្ព័ន្ធសំខាន់នៃឡាស៊ែរ និងប្រភេទឡាស៊ែរទូទៅមួយចំនួន។

ជាដំបូង គោលការណ៍នៃការបង្កើតឡាស៊ែរ

ឡាស៊ែរត្រូវបានបង្កើតឡើងតាមរយៈអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងរូបធាតុ ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាការពង្រីកវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញ។ ការយល់ដឹងអំពីការពង្រីកវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញតម្រូវឱ្យមានការយល់ដឹងពីគោលគំនិតរបស់អែងស្តែងអំពីការបញ្ចេញដោយឯកឯង ការស្រូបយកដែលជំរុញ និងវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញ ក៏ដូចជាមូលដ្ឋានគ្រឹះទ្រឹស្តីចាំបាច់មួយចំនួន។

មូលដ្ឋានទ្រឹស្តីទី 1: គំរូ Bohr

គំរូ Bohr ភាគច្រើនផ្តល់នូវរចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុងនៃអាតូម ដែលធ្វើឱ្យវាងាយស្រួលយល់អំពីរបៀបដែលឡាស៊ែរកើតឡើង។ អាតូមមួយត្រូវបានផ្សំឡើងពីស្នូល និងអេឡិចត្រុងនៅខាងក្រៅស្នូល ហើយគន្លងរបស់អេឡិចត្រុងមិនមែនជារឿងចៃដន្យទេ។ អេឡិចត្រុងមានតែគន្លងជាក់លាក់មួយចំនួនប៉ុណ្ណោះ ដែលក្នុងនោះគន្លងខាងក្នុងបំផុតត្រូវបានគេហៅថាស្ថានភាពដី។ ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពដី ថាមពលរបស់វាគឺទាបបំផុត។ ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងលោតចេញពីគន្លងមួយ វាត្រូវបានគេហៅថាស្ថានភាពរំភើបទីមួយ ហើយថាមពលនៃស្ថានភាពរំភើបទីមួយនឹងខ្ពស់ជាងស្ថានភាពដី។ គន្លងមួយទៀតត្រូវបានគេហៅថាស្ថានភាពរំភើបទីពីរ។

មូលហេតុដែលឡាស៊ែរអាចកើតឡើងគឺដោយសារតែអេឡិចត្រុងនឹងផ្លាស់ទីក្នុងគន្លងផ្សេងៗគ្នានៅក្នុងគំរូនេះ។ ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងស្រូបយកថាមពល ពួកវាអាចរត់ពីស្ថានភាពដីទៅស្ថានភាពរំភើប។ ប្រសិនបើអេឡិចត្រុងត្រឡប់ពីស្ថានភាពរំភើបទៅស្ថានភាពដីវិញ វានឹងបញ្ចេញថាមពល ដែលជារឿយៗត្រូវបានបញ្ចេញក្នុងទម្រង់ជាឡាស៊ែរ។

មូលដ្ឋានទ្រឹស្តីទី 2: ទ្រឹស្តីវិទ្យុសកម្មជំរុញរបស់អែងស្តែង

នៅឆ្នាំ 1917 អែងស្តែងបានស្នើឡើងនូវទ្រឹស្តីនៃវិទ្យុសកម្មរំញោច ដែលជាមូលដ្ឋានទ្រឹស្តីសម្រាប់ឡាស៊ែរ និងការផលិតឡាស៊ែរ៖ ការស្រូបយក ឬការបញ្ចេញរូបធាតុគឺជាលទ្ធផលនៃអន្តរកម្មរវាងវាលវិទ្យុសកម្ម និងភាគល្អិតដែលបង្កើតជារូបធាតុ ហើយខ្លឹមសារស្នូលរបស់វាគឺការផ្លាស់ប្តូរភាគល្អិតរវាងកម្រិតថាមពលផ្សេងៗគ្នា។ មានដំណើរការបីផ្សេងគ្នានៅក្នុងអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងរូបធាតុ៖ ការបញ្ចេញដោយឯកឯង ការបញ្ចេញដោយរំញោច និងការស្រូបយកដោយរំញោច។ សម្រាប់ប្រព័ន្ធដែលមានភាគល្អិតមួយចំនួនធំ ដំណើរការទាំងបីនេះតែងតែរួមរស់ជាមួយគ្នា និងមានទំនាក់ទំនងគ្នាយ៉ាងជិតស្និទ្ធ។

ការបញ្ចេញដោយឯកឯង៖

ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាព៖ អេឡិចត្រុងមួយនៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ E2 ផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯងទៅកម្រិតថាមពលទាប E1 ហើយបញ្ចេញហ្វូតុងដែលមានថាមពល hv ហើយ hv=E2-E1; ដំណើរការផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯង និងមិនទាក់ទងគ្នានេះត្រូវបានគេហៅថា ការផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯង ហើយរលកពន្លឺដែលបញ្ចេញដោយការផ្លាស់ប្តូរដោយឯកឯងត្រូវបានគេហៅថា វិទ្យុសកម្មដោយឯកឯង។

លក្ខណៈនៃការបញ្ចេញពន្លឺដោយឯកឯង៖ ហ្វូតុងនីមួយៗគឺឯករាជ្យ មានទិសដៅ និងដំណាក់កាលផ្សេងៗគ្នា ហើយពេលវេលាកើតឡើងក៏ចៃដន្យដែរ។ វាជារបស់ពន្លឺមិនស៊ីសង្វាក់គ្នា និងវឹកវរ ដែលមិនមែនជាពន្លឺដែលត្រូវការដោយឡាស៊ែរទេ។ ដូច្នេះ ដំណើរការបង្កើតឡាស៊ែរត្រូវកាត់បន្ថយពន្លឺវង្វេងប្រភេទនេះ។ នេះក៏ជាហេតុផលមួយក្នុងចំណោមហេតុផលដែលរលកពន្លឺនៃឡាស៊ែរផ្សេងៗមានពន្លឺវង្វេង។ ប្រសិនបើគ្រប់គ្រងបានល្អ សមាមាត្រនៃការបញ្ចេញពន្លឺដោយឯកឯងនៅក្នុងឡាស៊ែរអាចត្រូវបានមិនអើពើ។ ឡាស៊ែរកាន់តែបរិសុទ្ធ ដូចជា 1060 nm វាទាំងអស់គឺ 1060 nm ឡាស៊ែរប្រភេទនេះមានអត្រាស្រូបយក និងថាមពលមានស្ថេរភាព។

ការស្រូបយកដែលជំរុញ៖

អេឡិចត្រុងនៅកម្រិតថាមពលទាប (គន្លងទាប) បន្ទាប់ពីស្រូបយកហ្វូតុង ការផ្លាស់ប្តូរទៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ជាង (គន្លងខ្ពស់) ហើយដំណើរការនេះត្រូវបានគេហៅថា ការស្រូបយកដែលជំរុញ។ ការស្រូបយកដែលជំរុញគឺមានសារៈសំខាន់ និងជាដំណើរការបូមដ៏សំខាន់មួយ។ ប្រភពបូមរបស់ឡាស៊ែរផ្តល់ថាមពលហ្វូតុងដើម្បីធ្វើឱ្យភាគល្អិតនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកទទួលបានផ្លាស់ប្តូរ ហើយរង់ចាំវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញនៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ជាង ដោយបញ្ចេញឡាស៊ែរ។

វិទ្យុសកម្មដែលជំរុញ៖

នៅពេលដែលត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយពន្លឺថាមពលខាងក្រៅ (hv=E2-E1) អេឡិចត្រុងនៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ត្រូវបានរំភើបដោយហ្វូតុងខាងក្រៅ ហើយលោតទៅកម្រិតថាមពលទាប (គន្លងខ្ពស់រត់ទៅគន្លងទាប)។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ វាបញ្ចេញហ្វូតុងដែលដូចគ្នាបេះបិទទៅនឹងហ្វូតុងខាងក្រៅ។ ដំណើរការនេះមិនស្រូបយកពន្លឺរំញោចដើមទេ ដូច្នេះនឹងមានហ្វូតុងដូចគ្នាបេះបិទពីរ ដែលអាចយល់បានថាអេឡិចត្រុងបញ្ចេញហ្វូតុងដែលស្រូបយកពីមុនចេញ។ ដំណើរការបញ្ចេញពន្លឺនេះត្រូវបានគេហៅថាវិទ្យុសកម្មរំញោច ដែលជាដំណើរការបញ្ច្រាសនៃការស្រូបយករំញោច។

បន្ទាប់ពីទ្រឹស្តីច្បាស់លាស់ហើយ វាងាយស្រួលណាស់ក្នុងការសាងសង់ឡាស៊ែរ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងលើ៖ ក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតានៃស្ថេរភាពសម្ភារៈ អេឡិចត្រុងភាគច្រើនស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពដី អេឡិចត្រុងស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពដី ហើយឡាស៊ែរពឹងផ្អែកលើវិទ្យុសកម្មរំញោច។ ដូច្នេះ រចនាសម្ព័ន្ធនៃឡាស៊ែរគឺដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យការស្រូបយករំញោចកើតឡើងជាមុនសិន ដោយនាំអេឡិចត្រុងទៅកម្រិតថាមពលខ្ពស់ ហើយបន្ទាប់មកផ្តល់នូវការរំញោចដើម្បីធ្វើឱ្យអេឡិចត្រុងកម្រិតថាមពលខ្ពស់មួយចំនួនធំឆ្លងកាត់វិទ្យុសកម្មរំញោច ដោយបញ្ចេញហ្វូតុង។ ពីនេះ ឡាស៊ែរអាចត្រូវបានបង្កើត។ បន្ទាប់មក យើងនឹងណែនាំរចនាសម្ព័ន្ធឡាស៊ែរ។

រចនាសម្ព័ន្ធឡាស៊ែរ៖

ផ្គូផ្គងរចនាសម្ព័ន្ធឡាស៊ែរជាមួយនឹងលក្ខខណ្ឌនៃការបង្កើតឡាស៊ែរដែលបានរៀបរាប់ខាងលើម្តងមួយៗ៖

ស្ថានភាពនៃការកើតឡើង និងរចនាសម្ព័ន្ធដែលត្រូវគ្នា៖

១. មានឧបករណ៍​បង្កើន​ពន្លឺ​ដែល​ផ្តល់​ប្រសិទ្ធភាព​ពង្រីក​ជា​ឧបករណ៍​ធ្វើការ​ឡាស៊ែរ ហើយ​ភាគល្អិត​ដែល​បាន​ធ្វើ​ឱ្យ​សកម្ម​របស់​វា​មាន​រចនាសម្ព័ន្ធ​កម្រិត​ថាមពល​សមរម្យ​សម្រាប់​បង្កើត​វិទ្យុសកម្ម​ដែល​ជំរុញ (ជាចម្បង​អាច​បូម​អេឡិចត្រុង​ទៅ​គន្លង​ថាមពល​ខ្ពស់ និង​មាន​សម្រាប់​រយៈពេល​ជាក់លាក់​មួយ ហើយបន្ទាប់មក​បញ្ចេញ​ហ្វូតុង​ក្នុង​ដង្ហើម​មួយ​តាមរយៈ​វិទ្យុសកម្ម​ដែល​ជំរុញ);

2. មានប្រភពរំញោចខាងក្រៅ (ប្រភពស្នប់) ដែលអាចបូមអេឡិចត្រុងពីកម្រិតទាបទៅកម្រិតខាងលើ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការដាក់បញ្ច្រាសចំនួនភាគល្អិតរវាងកម្រិតខ្ពស់ និងទាបនៃឡាស៊ែរ (ឧ. នៅពេលដែលមានភាគល្អិតថាមពលខ្ពស់ច្រើនជាងភាគល្អិតថាមពលទាប) ដូចជាចង្កៀង xenon នៅក្នុងឡាស៊ែរ YAG;

៣. មានប្រហោងរំញ័រដែលអាចសម្រេចបាននូវរំញ័រឡាស៊ែរ បង្កើនប្រវែងការងាររបស់សម្ភារៈធ្វើការឡាស៊ែរ ទប់ស្កាត់របៀបរលកពន្លឺ គ្រប់គ្រងទិសដៅសាយភាយនៃធ្នឹម ពង្រីកប្រេកង់វិទ្យុសកម្មដែលជំរុញដោយជ្រើសរើស ដើម្បីកែលម្អភាពពណ៌តែមួយ (ធានាថាឡាស៊ែរត្រូវបានបញ្ចេញក្នុងថាមពលជាក់លាក់មួយ)។

រចនាសម្ព័ន្ធដែលត្រូវគ្នាត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងលើ ដែលជារចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញនៃឡាស៊ែរ YAG។ រចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងទៀតអាចស្មុគស្មាញជាង ប៉ុន្តែស្នូលគឺនេះ។ ដំណើរការបង្កើតឡាស៊ែរត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព៖

ចំណាត់ថ្នាក់ឡាស៊ែរ៖ ជាទូទៅត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ឬតាមទម្រង់ថាមពលឡាស៊ែរ

ចំណាត់ថ្នាក់មធ្យមទទួលបាន៖

ឡាស៊ែរកាបូនឌីអុកស៊ីត: ឧបករណ៍​បង្កើន​ពន្លឺ​នៃ​ឡាស៊ែរ​កាបូន​ឌីអុកស៊ីត​គឺ​អេលីយ៉ូម​ និងឡាស៊ែរ CO2,ជាមួយនឹងរលកឡាស៊ែរ 10.6 អ៊ុម ដែលជាផលិតផលឡាស៊ែរដំបូងបំផុតមួយដែលត្រូវបានដាក់ឱ្យដំណើរការ។ ការផ្សារឡាស៊ែរដំបូងៗភាគច្រើនគឺផ្អែកលើឡាស៊ែរកាបូនឌីអុកស៊ីត ដែលបច្ចុប្បន្នភាគច្រើនត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការផ្សារ និងកាត់សម្ភារៈមិនមែនលោហៈ (ក្រណាត់ ផ្លាស្ទិច ឈើ។ល។)។ លើសពីនេះ វាក៏ត្រូវបានប្រើលើម៉ាស៊ីនលីតូក្រាហ្វីផងដែរ។ ឡាស៊ែរកាបូនឌីអុកស៊ីតមិនអាចបញ្ជូនតាមរយៈសរសៃអុបទិកបានទេ ហើយធ្វើដំណើរតាមរយៈផ្លូវអុបទិកលំហ។ តុងគួយដំបូងបំផុតត្រូវបានធ្វើបានល្អ ហើយឧបករណ៍កាត់ជាច្រើនត្រូវបានប្រើប្រាស់។

ឡាស៊ែរ YAG (yttrium aluminum garnet)៖ គ្រីស្តាល់ YAG ដែលមានអ៊ីយ៉ុងលោហៈ neodymium (Nd) ឬ yttrium (Yb) ត្រូវបានប្រើជាឧបករណ៍ទទួលពន្លឺឡាស៊ែរ ដែលមានរលកពន្លឺបញ្ចេញ 1.06 μm។ ឡាស៊ែរ YAG អាចបញ្ចេញជីពចរខ្ពស់ជាង ប៉ុន្តែថាមពលជាមធ្យមទាប ហើយថាមពលកំពូលអាចឡើងដល់ 15 ដងនៃថាមពលជាមធ្យម។ ប្រសិនបើវាជាឡាស៊ែរជីពចរជាចម្បង ទិន្នផលបន្តមិនអាចសម្រេចបានទេ។ ប៉ុន្តែវាអាចត្រូវបានបញ្ជូនតាមរយៈសរសៃអុបទិក ហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ អត្រាស្រូបយកវត្ថុធាតុលោហៈកើនឡើង ហើយវាកំពុងចាប់ផ្តើមត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងវត្ថុធាតុឆ្លុះបញ្ចាំងខ្ពស់ ដែលត្រូវបានអនុវត្តដំបូងនៅក្នុងវាល 3C;

ឡាស៊ែរជាតិសរសៃ៖ ឡាស៊ែរសំខាន់ៗបច្ចុប្បន្ននៅលើទីផ្សារប្រើប្រាស់ជាតិសរសៃដែលមានជាតិ ytterbium ជាឧបករណ៍បញ្ជូនសញ្ញា ដែលមានរលកពន្លឺ 1060 nm។ វាត្រូវបានបែងចែកបន្ថែមទៀតទៅជាឡាស៊ែរជាតិសរសៃ និងឡាស៊ែរឌីសដោយផ្អែកលើរូបរាងនៃឧបករណ៍បញ្ជូនសញ្ញា។ ឡាស៊ែរជាតិសរសៃអុបទិកតំណាងឱ្យ IPG ខណៈពេលដែលឡាស៊ែរឌីសតំណាងឱ្យ Tongkuai។

ឡាស៊ែរ​ស៊ីមីកុងដុកទ័រ៖ ឧបករណ៍​បង្កើន​ពន្លឺ​គឺជា​ចំណុច​ប្រសព្វ PN ស៊ីមីកុងដុកទ័រ ហើយ​រលក​ពន្លឺ​នៃ​ឡាស៊ែរ​ស៊ីមីកុងដុកទ័រ​ភាគច្រើន​មាន​រលក 976 nm។ បច្ចុប្បន្ន ឡាស៊ែរ​អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ​ជិត​ស៊ីមីកុងដុកទ័រ​ភាគច្រើន​ត្រូវ​បាន​ប្រើ​សម្រាប់​ការ​ស្រោប ជាមួយ​នឹង​ចំណុច​ពន្លឺ​លើស​ពី 600 um។ Laserline គឺជា​សហគ្រាស​តំណាង​នៃ​ឡាស៊ែរ​ស៊ីមីកុងដុកទ័រ។

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

ឡាស៊ែរជីពចរ៖ ណាណូវិនាទី ពីកូវិនាទី ហ្វឹមតូវិនាទី ឡាស៊ែរជីពចរប្រេកង់ខ្ពស់នេះ (ns ទទឹងជីពចរ) ជារឿយៗអាចសម្រេចបានថាមពលកំពូលខ្ពស់ ដំណើរការប្រេកង់ខ្ពស់ (MHZ) ដែលប្រើសម្រាប់កែច្នៃទង់ដែងស្តើង និងអាលុយមីញ៉ូមសម្ភារៈផ្សេងៗគ្នា ក៏ដូចជាការសម្អាតភាគច្រើន។ ដោយប្រើថាមពលកំពូលខ្ពស់ វាអាចរលាយសម្ភារៈមូលដ្ឋានបានយ៉ាងឆាប់រហ័ស ជាមួយនឹងពេលវេលាសកម្មភាពទាប និងតំបន់ដែលរងផលប៉ះពាល់ដោយកំដៅតូច។ វាមានគុណសម្បត្តិក្នុងការកែច្នៃសម្ភារៈស្តើងបំផុត (ក្រោម 0.5 ម.ម);

ឡាស៊ែរ​បន្ត​ក្វាស៊ី (QCW): ដោយសារអត្រា​ការ​ធ្វើ​ឡើង​វិញ​ខ្ពស់ និង​វដ្ត​ការងារ​ទាប (ក្រោម 50%) ទទឹង​ជីពចរ​របស់ឡាស៊ែរ QCWឈានដល់ 50 us-50 ms ដែលបំពេញគម្លាតរវាងឡាស៊ែរជាតិសរសៃបន្តកម្រិតគីឡូវ៉ាត់ និងឡាស៊ែរជីពចរ Q-switched; ថាមពលកំពូលនៃឡាស៊ែរជាតិសរសៃបន្តស្ទើរតែអាចឈានដល់ 10 ដងនៃថាមពលជាមធ្យមក្រោមប្រតិបត្តិការរបៀបបន្ត។ ឡាស៊ែរ QCW ជាទូទៅមានរបៀបពីរ មួយគឺការផ្សារបន្តនៅថាមពលទាប និងមួយទៀតគឺការផ្សារឡាស៊ែរជីពចរដែលមានថាមពលកំពូល 10 ដងនៃថាមពលជាមធ្យម ដែលអាចសម្រេចបាននូវសម្ភារៈក្រាស់ជាងមុន និងការផ្សារកំដៅកាន់តែច្រើន ខណៈពេលដែលក៏គ្រប់គ្រងកំដៅក្នុងជួរតូចមួយផងដែរ។

ឡាស៊ែរបន្ត (CW): នេះគឺជាឡាស៊ែរដែលប្រើជាទូទៅបំផុត ហើយឡាស៊ែរភាគច្រើនដែលឃើញនៅលើទីផ្សារគឺជាឡាស៊ែរ CW ដែលបញ្ចេញឡាស៊ែរជាបន្តបន្ទាប់សម្រាប់ដំណើរការផ្សារ។ ឡាស៊ែរជាតិសរសៃត្រូវបានបែងចែកជាឡាស៊ែររបៀបតែមួយ និងឡាស៊ែររបៀបច្រើនអាស្រ័យលើអង្កត់ផ្ចិតស្នូល និងគុណភាពធ្នឹមផ្សេងៗគ្នា ហើយអាចត្រូវបានសម្របទៅនឹងសេណារីយ៉ូកម្មវិធីផ្សេងៗគ្នា។