Zařízení optického kvantového oscilátoru

Plody vědeckého a technického pokroku ne vždy nacházejí svůj konkrétní praktický výraz bezprostředně po přípravě teoretického rámce. Tak se to stalo s laserovou technikou, jejíž možnosti dosud nebyly plně odhaleny. Teorie optických kvantových oscilátorů, na jejímž základě byl vytvořen koncept zařízení emitujících elektromagnetické záření, je částečně zvládnuta optimalizací laserové techniky. Odborníci však poznamenávají, že potenciál optického záření by se mohl v budoucnu stát základem pro řadu objevů.

Princip fungování zařízení

Kvantový oscilátor v tomto případě označuje laserové zařízení působící v optickém rozsahu za podmínek nuceného monochromatického, elektromagnetického nebo koherentního záření. Samotný původ slova laser v překladu naznačuje účinek zesílení světla vynuceným zářením. K dnešnímu dni existuje několik konceptů implementace laserového zařízení, které je podmíněno nejednoznačnost pracovních principů optického kvantového oscilátoru za různých podmínek.

Klíčovým faktorem rozdílu je princip interakce laserové záření s cílovou látkou. V procesu záření je energie dodávána v určitých porcích( kvantách), což umožňuje kontrolovat povahu dopad emitoru na pracovní prostředí nebo materiál cílového objektu. Mezi základní parametry, které umožňují korekci úrovní elektrochemického a optického působení laseru, se rozlišuje zaostření, stupeň koncentrace toku, vlnová délka, směrovost atd. d. Do některých technologický postup hraje roli také časový režim záření – například impulsy mohou mít dobu od zlomku sekundy do desítek femtosekund s přestávkami od okamžiku do několika let.

Synergická struktura laseru

V počátcích koncepce optického laseru byl systém kvantového záření ve fyzickém vyjádření chápán jako forma samoorganizace několika energetických složek. Tak se vytvořil koncept synergie, který umožnil formulovat základní vlastnosti a kroky evolučního vývoje laseru. Bez ohledu na typ a princip práce laser, klíčovým faktorem jeho působení je překročení rovnováhy světelných atomů, když se systém stane nestabilním a zároveň otevřeným.

Odchylky v prostorové symetrii záření vytvářejí podmínky pro vznik pulzního toku. Po dosažení určité velikosti čerpadla (odchylky) se optický kvantový generátor koherentního záření stane ovladatelným a přejde do uspořádané disipativní struktury s prvky samoorganizujícího se systému. Za určitých podmínek může zařízení pracovat v režimu pulzního záření cyklicky a jeho změny povedou k chaotickým pulzacím.

Pracovní součásti laseru

Nyní stojí za to přejít od principu práce ke konkrétním fyzikálně-technickým podmínkám, ve kterých laserový systém pracuje s určitými charakteristikami. Nejdůležitější z hlediska výkonu optických kvantových oscilátorů je aktivní prostředí. Závisí na ní zejména intenzita zesílení toku, vlastnosti zpětné vazby a optický signál obecně. Například záření může nastat v plynné směsi, na které dnes pracuje většina laserových zařízení.

Následující složka je reprezentována zdrojem energie. S ním jsou vytvořeny podmínky pro udržení inverze populace atomů aktivního média. Pokud nakreslíte analogii se synergickou strukturou, bude to energetický zdroj, který bude působit jako jakýsi faktor pro odchylku světla od normálního stavu. Čím silnější je podpora, tím vyšší je čerpání systému a účinnější je laserová expozice. Třetí složkou pracovní infrastruktury je rezonátor, který poskytuje opakované záření při průchodu pracovním prostředím. Stejná složka přispívá k závěru optického záření v užitečném spektru.

Zařízení helium-neon laser

Nejběžnějším formovým faktorem moderního laseru, jehož konstrukčním základem je výbojka, optická zrcadla-rezonátory a elektrický zdroj energie. Jako pracovní médium (výplň trubice) se používá směs helia a neonu, jak název napovídá. Samotná trubice je vyrobena z křemenného skla. Tloušťka standardních válcových konstrukcí se pohybuje od 4 do 15 mm a délka od 5 cm do 3 m. Na koncích jsou trubky uzavřeny plochými skly s mírným sklonem, což zajišťuje dostatečnou úroveň polarizace laseru.

Optický kvantový oscilátor na směsi helium-neon má malou spektrální šířku emisních pásem řádově 1,5 GHz. Tato charakteristika poskytuje řadu provozních výhod, což vede k úspěchu aplikace zařízení v interferometrii, čtečkách vizuálních informací, spektroskopii atd. d.

Polovodičové laserové zařízení

Místo pracovního prostředí v takových zařízeních zaujímá polovodič, jehož základem jsou krystalické prvky ve formě nečistot s atomy tří nebo pětimocné chemikálie (křemík, indium) . Pokud jde o schopnost specifické vodivosti, tento laser stojí mezi dielektriky a plnohodnotnými vodiči. Rozdíl v provozních kvalitách probíhá podle parametrů teplotních veličin, koncentrace nečistot a povahy fyzického dopadu na cílový materiál. Energetickým zdrojem čerpadla v tomto případě může být elektřina, magnetické záření nebo elektronový paprsek.

Zařízení optického kvantového oscilátoru na polovodičích často používá výkonnou LED diodu vyrobenou z polovodičového materiálu, která může akumulovat velké zásoby energie. Další věc je, že práce v podmínkách zvýšeného elektrického a mechanického zatížení rychle vede k opotřebení pracovních prvků.

Zařízení laserových barviv

Tento typ optických generátorů položil základ pro vytvoření nového směru v laserové technice pracující s dobou trvání pulsu až do pikosekundy. To bylo umožněno použitím organických barviv jako aktivního média, ale funkci čerpání musí provádět jiný laser-obvykle argon.

Pokud jde o konstrukci optických kvantových oscilátorů na barvivech, používá se speciální základna ve formě kyvety pro zajištění ultrakrátkých Pulzů, kde se vytvářejí vakuové podmínky. Modely s prstencovým rezonátorem v takovém prostředí umožňují čerpání kapalného barviva rychlostí až 10 m / c.

Vlastnosti optických zářičů

Druh laserového zařízení, ve kterém optické vlákno provádí funkce dutiny. Z hlediska provozních vlastností je tento generátor nejvýkonnějším optickým zářením. A to i přesto, že konstrukce zařízení má velmi skromné rozměry na pozadí jiných typů laserů.

Mezi vlastnosti optických kvantových oscilátorů tohoto druhu patří univerzálnost, pokud jde o možnosti připojení zdrojů čerpadla. K tomu se obvykle používají celé skupiny optických vlnovodů, které jsou kombinovány do modulů s aktivní látkou, což také přispívá k konstrukční a funkční optimalizaci zařízení.

Implementace řídicího systému

Základem většiny zařízení je elektrický základ, díky kterému je energetické čerpání zajištěno přímo nebo nepřímým způsobem. V nejjednodušších systémech se prostřednictvím tohoto napájecího systému provádí kontrola výkonových indikátorů ovlivňujících intenzitu záření v určitém optickém rozsahu.

Profesionální kvantové generátory obsahují a rozvinutou optickou infrastrukturu pro řízení toků. Prostřednictvím těchto modulů je zejména řízen směr trysky, výkon a délka impulsu, frekvence, teplota a další provozní charakteristiky.

Oblasti použití laserů

Zatímco optické generátory jsou stále zařízeními s dosud plně odhalenými schopnostmi, je dnes obtížné pojmenovat oblast, kde by byly zapojeny. Nejcennější praktický efekt dali průmyslu jako vysoce účinný nástroj pro řezání materiálů v pevné fázi s minimálními náklady.

Optické kvantové generátory jsou široce používány v léčebných metodách aplikovaných na oční mikrochirurgii a kosmetologii. Například univerzálním laserovým nástrojem v medicíně se staly takzvané nekrvavé skalpely, které umožňují nejen pitvu, ale také spojení biologických tkání.

Závěr

K dnešnímu dni existuje několik slibných směrů vývoje optických radiačních generátorů. Mezi nejoblíbenější patří technologie vrstvené syntézy, 3D modelování, koncept kombinování s robotikou (laserové sledovače) atd. d. V každém případě se předpokládá zvláštní použití optických kvantových oscilátorů-od povrchového zpracování materiálů a ultrarychlého vytváření kompozitních produktů až po hašení požárů zářením.

Je zřejmé, že složitější úkoly budou vyžadovat zvýšení kapacity laserového zařízení, v důsledku čehož bude zvýšena prahová hodnota jeho nebezpečí. Pokud je dnes hlavním důvodem pro zajištění bezpečnosti při práci s takovým zařízením jeho škodlivý účinek na oči, pak v budoucnu můžeme hovořit o speciální ochraně materiálů a předmětů, v jejichž blízkosti se zařízení organizuje.