ثمرات پیشرفت علمی و فناوری همیشه بلافاصله پس از تهیه مبانی نظری بیان عملی عینی خود را پیدا نمی کند. این اتفاق با فناوری لیزری رخ داد که تا کنون امکانات آن به طور کامل افشا نشده است. تئوری ژنراتورهای کوانتومی نوری، که بر اساس آن مفهوم دستگاه های ساطع کننده تابش الکترومغناطیسی ایجاد شد، به دلیل بهینه سازی فناوری لیزر تا حدی تسلط یافت. با این حال، کارشناسان خاطرنشان می کنند که پتانسیل تابش نوری می تواند مبنایی برای تعدادی از اکتشافات در آینده باشد.
اصل عملکرد دستگاه
در این مورد، یک ژنراتور کوانتومی به عنوان یک دستگاه لیزری در نظر گرفته می شود که در محدوده نوری تحت شرایط تابش تک رنگ، الکترومغناطیسی یا منسجم تحریک شده عمل می کند. اصل کلمه لیزر در ترجمه نشان دهنده تأثیر تقویت نور است.با انتشار تحریک شده تا به امروز چندین مفهوم برای اجرای دستگاه لیزر وجود دارد که به دلیل ابهام در اصول عملکرد یک ژنراتور کوانتومی نوری در شرایط مختلف است.
تفاوت اصلی اصل برهمکنش تابش لیزر با ماده هدف است. در فرآیند تابش، انرژی در بخش‌های خاصی (کوانتا) تامین می‌شود که به شما امکان می‌دهد ماهیت اثر تابشگر بر روی محیط کار یا مواد شی مورد نظر را کنترل کنید. از جمله پارامترهای اساسی که به شما امکان می دهد سطوح اثرات الکتروشیمیایی و نوری لیزر را تنظیم کنید، فوکوس، درجه غلظت شار، طول موج، جهت و غیره متمایز می شود. در برخی از فرآیندهای تکنولوژیکی، حالت زمانی تابش نیز نقش دارد. نقش - برای مثال، پالس‌ها می‌توانند از کسری از ثانیه تا ده‌ها فمتوثانیه با فواصل زمانی متفاوت از یک لحظه تا چندین سال طول بکشند.
ساختار لیزر سینرژیک
در طلوع مفهوم لیزر نوری، سیستم تابش کوانتومی از نظر فیزیکی معمولاً به عنوان شکلی از خود سازماندهی چندین مؤلفه انرژی درک می شد. بنابراین، مفهوم سینرژتیک شکل گرفت، که امکان فرموله کردن خواص اصلی و مراحل تکامل تکاملی لیزر را فراهم کرد. صرف نظر از نوع و اصل عملکرد لیزر، عامل کلیدی در عملکرد آن فراتر رفتن از تعادل اتم های نور است، زمانی که سیستم ناپایدار و در عین حال باز می شود.
انحراف در تقارن فضایی تابش شرایطی را برای ظهور یک پالس ایجاد می کند.جریان. پس از رسیدن به مقدار مشخصی از پمپاژ (انحراف)، مولد کوانتومی نوری تابش همدوس قابل کنترل می شود و به یک ساختار اتلاف منظم با عناصر یک سیستم خودسازمانده تبدیل می شود. تحت شرایط خاص، دستگاه می تواند در حالت تابش پالسی به صورت دوره ای کار کند و تغییرات آن منجر به ضربان های آشفته می شود.
اجزای کار لیزر
اکنون ارزش دارد که از اصل عملکرد به شرایط فیزیکی و فنی خاصی که در آن یک سیستم لیزری با ویژگی های خاص عمل می کند، حرکت کنیم. مهمترین آنها از نظر عملکرد ژنراتورهای کوانتومی نوری، محیط فعال است. از آن، به ویژه، به شدت تقویت جریان، خواص بازخورد و سیگنال نوری به عنوان یک کل بستگی دارد. برای مثال، تشعشع می‌تواند در مخلوط گازی رخ دهد که امروزه اکثر دستگاه‌های لیزری روی آن کار می‌کنند.
جزء بعدی با یک منبع انرژی نشان داده می شود. با کمک آن شرایطی برای حفظ وارونگی جمعیت اتم های محیط فعال ایجاد می شود. اگر با ساختار هم افزایی تشبیه کنیم، آنگاه این منبع انرژی است که به عنوان نوعی عامل در انحراف نور از حالت عادی عمل می کند. هرچه ساپورت قوی تر باشد، پمپاژ سیستم بالاتر و اثر لیزر موثرتر است. سومین جزء زیرساخت کار تشدید کننده است که با عبور از محیط کار، تشعشعات متعددی را فراهم می کند. همان جزء به خروجی تابش نوری در یک مفید کمک می کندطیف.
دستگاه لیزر He-Ne
رایج‌ترین شکل یک لیزر مدرن که اساس ساختاری آن لوله تخلیه گاز، آینه‌های تشدید کننده نوری و منبع تغذیه الکتریکی است. همانطور که از نامش پیداست به عنوان یک محیط کاری (پرکننده لوله) از مخلوط هلیوم و نئون استفاده می شود. خود لوله از شیشه کوارتز ساخته شده است. ضخامت سازه های استوانه ای استاندارد از 4 تا 15 میلی متر و طول آن از 5 سانتی متر تا 3 متر متغیر است..
یک ژنراتور کوانتومی نوری مبتنی بر مخلوط هلیوم-نئون دارای پهنای طیفی کوچکی از باندهای انتشاری در حد ۱.۵ گیگاهرتز است. این ویژگی تعدادی از مزایای عملیاتی را فراهم می کند که باعث موفقیت دستگاه در تداخل سنجی، خوانندگان اطلاعات بصری، طیف سنجی و غیره می شود.
دستگاه لیزر نیمه هادی
محل محیط کار در چنین دستگاه هایی توسط یک نیمه هادی اشغال شده است که بر پایه عناصر کریستالی به شکل ناخالصی با اتم های یک ماده شیمیایی سه یا پنج ظرفیتی (سیلیکون، ایندیم) است. از نظر رسانایی، این لیزر بین دی الکتریک ها و هادی های تمام عیار قرار می گیرد. تفاوت در کیفیت کار از طریق پارامترهای مقادیر دما، غلظت ناخالصی ها و ماهیت تأثیر فیزیکی بر روی ماده مورد نظر است. در این مورد، منبع انرژی پمپاژ می تواند برق باشد،تابش مغناطیسی یا پرتو الکترونی.
دستگاه یک ژنراتور کوانتومی نیمه هادی نوری اغلب از یک LED قدرتمند ساخته شده از یک ماده جامد استفاده می کند که می تواند مقادیر زیادی انرژی را انباشته کند. مورد دیگر این است که کار در شرایط افزایش بار الکتریکی و مکانیکی به سرعت منجر به سایش عناصر کار می شود.
دستگاه لیزر رنگ
این نوع ژنراتورهای نوری پایه و اساس شکل گیری یک جهت جدید در فناوری لیزر را ایجاد کردند که با مدت زمان پالس تا پیکو ثانیه کار می کنند. این به دلیل استفاده از رنگ های آلی به عنوان یک محیط فعال ممکن شد، اما لیزر دیگری، معمولاً آرگون، باید عملکرد پمپاژ را انجام دهد.
در مورد طراحی ژنراتورهای کوانتومی نوری بر روی رنگ ها، از یک پایه ویژه به شکل کووت برای ارائه پالس های فوق کوتاه استفاده می شود که در آن شرایط خلاء ایجاد می شود. مدل‌های دارای تشدیدگر حلقه‌ای در چنین محیطی امکان پمپاژ رنگ مایع را با سرعت تا 10 متر بر ثانیه می‌دهند.
ویژگی های فرستنده فیبر نوری
نوعی دستگاه لیزری که در آن وظایف تشدید کننده توسط فیبر نوری انجام می شود. از نظر خواص عملیاتی، این ژنراتور از نظر حجم تابش نوری پربازده ترین است. و این در حالی است که طراحی دستگاه در مقایسه با سایر انواع لیزرها از اندازه بسیار متوسطی برخوردار است.
Kاز ویژگی های ژنراتورهای کوانتومی نوری از این نوع نیز می توان به تطبیق پذیری از نظر امکان اتصال منابع پمپ اشاره کرد. معمولاً از گروه های کاملی از موجبرهای نوری برای این کار استفاده می شود که در ماژول هایی با یک ماده فعال ترکیب می شوند که به بهینه سازی ساختاری و عملکردی دستگاه نیز کمک می کند.
پیاده سازی سیستم مدیریت
اکثریت دستگاه ها بر پایه برق هستند که به همین دلیل پمپاژ انرژی به طور مستقیم یا غیر مستقیم ارائه می شود. در ساده‌ترین سیستم‌ها، از طریق این سیستم منبع تغذیه، نشانگرهای قدرت کنترل می‌شوند که بر شدت تابش در محدوده نوری خاصی تأثیر می‌گذارند.
ژنراتورهای کوانتومی حرفه ای همچنین دارای زیرساخت نوری توسعه یافته برای کنترل جریان هستند. از طریق چنین ماژول هایی، به ویژه، جهت نازل، قدرت و طول پالس، فرکانس، دما و سایر مشخصات عملیاتی کنترل می شود.
زمینه های کاربرد لیزر
اگرچه ژنراتورهای نوری هنوز دستگاه هایی با قابلیت های هنوز کاملاً فاش نشده هستند، امروزه نام بردن از منطقه ای که در آن مورد استفاده قرار نگیرد دشوار است. آنها با ارزش ترین اثر عملی را به عنوان ابزاری بسیار کارآمد برای برش مواد جامد با حداقل هزینه به صنعت دادند.
ژنراتورهای کوانتومی نوری نیز به طور گسترده در روش های پزشکی در رابطه با میکروجراحی چشم و زیبایی استفاده می شوند. به عنوان مثال، یک لیزر جهانیبه اصطلاح چاقوی جراحی بدون خون به ابزاری در پزشکی تبدیل شده است که نه تنها امکان تشریح، بلکه اتصال بافت های بیولوژیکی را نیز فراهم می کند.
نتیجه گیری
امروزه، چندین جهت امیدوارکننده در توسعه مولدهای تشعشع نوری وجود دارد. محبوب ترین آنها شامل فناوری سنتز لایه به لایه، مدل سازی سه بعدی، مفهوم ترکیب با روباتیک (ردیاب لیزری) و غیره است. در هر مورد، فرض بر این است که ژنراتورهای کوانتومی نوری کاربرد ویژه خود را خواهند داشت - از پردازش سطحی. مواد و ایجاد فوق سریع محصولات کامپوزیتی برای اطفاء حریق با استفاده از تشعشعات.
بدیهی است که کارهای پیچیده تر مستلزم افزایش قدرت فناوری لیزر است که در نتیجه آستانه خطر آن نیز افزایش می یابد. اگر امروزه دلیل اصلی اطمینان از ایمنی هنگام کار با چنین تجهیزاتی تأثیر مضر آن بر چشم است، در آینده می توان در مورد محافظت ویژه از مواد و اشیایی که استفاده از تجهیزات در نزدیکی آنها سازماندهی شده است صحبت کرد.
