تبلیغات

لیزر فایبر چگونه کار می کند - قسمت دوم




در پست پیش راجع به چگونگی کار فایبر لیزر صحبت کردیم و لیزر پوینتر و فیزیک لیزر را شرح دادیم که در این مقاله به ادامه توضیحات می پردازیم.

اگر فوتون ها مقدار اشتباهی از انرژی داشته باشند هیچ اتفاقی نمی افتد همان طور که قبلا گفته شد مقدار انرژی فوتون مورد نیاز بستگی به مواد استفاده شده برای تولید لیزر دارد.

 

لیزر فایبر چگونه کار می کند - قسمت دوم

زمانی که یک الکترون در یک مدار بالاتر (وضعیت بر افروخته) قرار می گیرد، در آن جا برای یک دوره زمانی باقی می ماند و سپس به طور طبیعی از decay به حالت ground بر می گردد. در این حالت انتشار انجام می شود اما برای تولید لیزر به انتشار برانگیختگی نیاز داریم و این زمانی حاصل می شود که بتوانیم با عبور دادن یک فوتون به انداره دو فوتون با فرکانس و مشخصات یکسان دست پیدا کنیم.

فرکانس ( یا رنگ) فوتون وابسته به آن مقدار انرژی است که دریافت می کند اگر همه آنها انرژی مشابه بگیرند همه یک رنگ هستند و به این معنی است که همه آنها برای یک ماده خاص هستند.

لیزر فایبر چگونه کار می کند - قسمت دوم

در حالت عادی ما الکترون ها را به مدار بالاتر میفرستیم و به لایه پایین باز می گردند در این شرایط اتفاق خاصی نمی ات و ما نیاز داریم که این اتفاق ادامه پیدا کند لذا روش زیر را پیشنهاد می دهیم :

اول، ما الکترونها را به مدار بالاتر هل می دهیم (ارسال می کنیم) این کار پمپاژ نامیده می شود. این از چند راه انجام می شود، اما یک روش رایج بمباران اتم ها با نور به منظور افزایش الکترون ها است.

در بیشتر موارد، الکترون در حالت ناپایدار است و به سرعت به وضعیت  پایین تر حرکت خواهد کرد. ما به یک حالت متاپایدار ( شبه پایدار) برای اهدافمان نیاز داریم. حالت شبه پایدار به این معنی است که الکترون  برای مدت کمی قبل برگشتن به حالت Ground (حالت پایه) به مدار می چسبد.

مواد لیزری یک وضعیت شبه پایدار با یک انرژی مفید دارند در مواد لیزر بعد از اینکه الکترونها را به حالت بالاتر، پمپ می کند آنها کمی پایین تر از حالت شبه پایدار برمی گردند. الان ما تعداد زیادی از الکترونهای معلق در هوا با مقدار درستی از انرژی، در حال انتظار برای دادن انرژی در قالب یک فوتون را داریم.

دوم، الان ما یک ارتش از فوتون ها داریم که در یک مرحله با یکدیگر حرکت می کنند، چیزی که شما به طور طبیعی پیدا نمی کنید. اگر در این مرحله همه فوتون ها به مواد حمله کنند، به خوبی کار نمی کند. ما احتیاج به پمپاژ برگشت الکترون داریم. بنابراین اتم ها  آماده ی بیرون ریختن فوتون ها هستند. و ما نیاز به نگهداری و فشرده سازی فوتون های تولید شده و تشویق به جلو رفتن آنها داریم، حتی بیشتر از آنهایی که قرار است خارج شده و به عنوان لیزر استفاده شوند.

ما این کار را با قرار دادن  دو آینه  در هر دو انتهای مواد انجام می دهیم. این کار باعث ایجاد laser cavity( غار لیزری ) می شود. آینه ها نور را به پشت و جلو منعکس می کنند و دربین هر دو آینه بیشتر و بیشتر فوتون ها در حال تولید هستند.

در لیزرهای ساخته شده فقط مقدار فوتون مورد نیاز از یک طرف خارج می شود، بنابراین یکی از آینه ها مقداری از فوتون ها را منعکس نمی کند. در عوض، درصد کمی از نور از آینه خارج می شود و آن پرتو لیزر ما است.

+ نوشته شده توسط Rollup در شنبه، ۲۳ بهمن ۱۳۹۵ ساعت ۱۰:۱۶ قبل از ظهر، یک بازدید ، بدون دیدگاه
برچسب‌ها: دستگاه لیزر، دستگاه فایبر مارکینگ، فایبر مارکینگ، دستگاه حک روی فلزات، دستگاه برش روی فلزات


لیزر فایبر چگونه کار می کند؟


شاید شنیدن تولید لیزر خارج از شیشه کمی عجیب به نظر برسد ولی باید بدانیم دستگاه لیزر فایبر مثل هر لیزر دیگری از اصول فیزیک استفاده می کند، اما چند ویژگی آن را مفید و ویژه می کند.

لیزر فایبر چگونه کار می کند؟


اگر به لیزر پوینتر در دستگاه لیزر دقت کرده باشید متوجه می شوید که از قوانین غیر معمولی و خاصی برخوردار است این پارامترها شامل:

  • پرتو ها بسیار موازی هستند / پرتو خارج از مسیر راست (مستقیم است) نخواهد بود
  • تک فرکانس هستند  / لذا تک رنگ هم هستند
  • منسجم هستند / همه موج های در یک زمان مشابه بالا و پایین می روند هم فاز هستند

به عبارت دیگر، پرتو همیشه در یک جهت با یک رنگ است و همه فوتون ها در یک مرحله هستند.

درمقایسه با یک لامپ معمولی که نور از رنگ های مختلف تشکیل شده و در تمامی جهات پخش شده است، لیزر می تواند در یک قسمت تمرکز کند. اما خیلی چیزها وجود دارند که شما می توانید با نور لیزر انجام دهید که شما با نور معمولی نمی توانستید انجام دهید.

 

لیزر فایبر چگونه کار می کند؟

 

فیزیک لیزر:

کلمه لیزر به light amplification by the simulated emission of radiation اشاره می کند. از آن جایی که نوشتن و خواندن این متن بسیار مشکل است به خلاصه کردن آن بسنده می کنیم.

قسمت اول به معنی تولید و تکثیر از یک پرتو یکسان است شبیه به آمپلی فایر که صدا را قدرتمند تر می کند.  اما قسمت آخر در این متن لغت (simulated emission) یک معنی خاص برای دانشمندان دارد. برداشت از این جمله بستگی به فرایند فیزیکی دارد که پرتو لیزر به آن روش درست شده است. برای فهمیدن آن ما نیاز به دانستن واقعیت اتم داریم.

شما باید بدانید  که اتم ها از الکترون هایی به دور یک هسته تشکیل شده اند. این الکترون ها معمولا در یک مدار کوچک می نشینند که  Ground state (حالت پایه) نامیده می شوند. اگر آن ها انرژی بیشتری آزاد کنند و در یک مدار بزرگتر قرار بگیرند Excited state (بر انگیخته ) نامیده می شود.

به دلایل مختلف مرتبط با مکانیک کوانتوم در هر عنصر الکترون ها فقط در یک مدار خاص در اطراف اتم قرار می گیرند. این مدارهای خاص با خصوصیات عناصر استفاده شده تنظیم شده اند؛ بنابراین به طور کلی نمی توان آن ها را تغییر داد. برای مثال کلا یک مدار خاص برای اکسیژن و یک مدار سدیم وجود دارد که کاملا با یکدیگر متفاوت هستند ولی هر کدام برای کاربردهای مختلفی مورد بهره برداری و مفید هستند.

زمانی که یک الکترون در مدار بزرگتر قرار دارد، در وضعیت Excited می خواهد به حالت Ground برگردد که آن وضعیت decay (نزول) نامیده می شود، برای این کار انرژی از دست می دهد که اغلب با از دست دادن یک فوتون  ( به معنای دیگر ساطع کردن نور) اتفاق می افتد.

برای حرکت الکترون به وضعیت بالاتر همان روند در جهت عکس اتفاق می افتد یعنی در یک اتم یک الکترون یک فوتون را جذب می کند و به سطح بالاتر حرکت می کند و میل به بازگشت در حالت پایه مجددا باعث تولید فوتون می شود. برای ادامه یافتن این اتفاق، انرژی در آن فوتون باید با آن چیزی که به منظور بردن الکترون به مدار بالاتر مورد نیاز است بیشتر باشد.

برای خواندن ادامه مقاله به پست های بعدی ما سر بزنید.