Zesilování světla stimulovanou emisí záření, nebo zkráceně laser, je zařízení, které vytváří a zesiluje elektromagnetické záření specifické frekvence prostřednictvím procesu stimulované emise. V laseru mají všechny světelné paprsky stejnou vlnovou délku a jsou koherentní; mohou cestovat na velké vzdálenosti, aniž by se rozptýlily.
Abychom pochopili, jak fungují lasery, musíme pochopit, jak atom vydává světlo. Atom je nejmenší částice na světě a obsahuje elektrony. Zavedením dalšího fotonu do atomu jsou elektrony nuceny přesunout se na vyšší energetickou hladinu a atom je nyní v excitovaném stavu. Vybuzený atom je však nestabilní a elektrony se vždy snaží dostat zpět do svého základního stavu, čímž uvolňují přebytečnou energii, kterou původně získal, jako foton světelného záření. Tento proces se nazývá spontánní emise, jak je znázorněno níže na obrázku. 1.
Laser obsahuje komoru, ve které jsou excitovány atomy média, čímž se jejich elektrony dostávají na vyšší dráhy s vyššími energetickými stavy. Když jeden z těchto elektronů seskočí do nižšího energetického stavu, vydá svou extra energii jako foton se specifickou frekvencí. Zavedením více fotonů do systému se fotony nakonec setkají s dalším atomem s excitovaným elektronem, který stimuluje tento elektron, aby skočil zpět do původního stavu, přičemž emituje dva nebo více fotonů se stejnou frekvencí jako první a ve fázi s ním. . Tento efekt kaskádovitě prochází komorou a neustále stimuluje ostatní atomy, aby emitovaly ještě koherentnější fotony, a tento proces se nazývá stimulované emise. Jinými slovy, světlo bylo zesíleno, jak je znázorněno níže na obrázku 2
Navíc zrcadla na obou koncích komory způsobují, že se světlo odráží tam a zpět přes médium. Jedno ze zrcadel je částečně průhledné, což umožňuje laserovému paprsku opustit tento konec komory. Udržováním dostatečného počtu atomů v médiu externím zdrojem energie ve vyšším energetickém stavu jsou tyto emise neustále stimulovány a tento proces se nazývá inverze populace. Nakonec vytváří proud koherentních fotonů, což je velmi koncentrovaný paprsek silného laserového světla. Lasery mají mnoho průmyslových, vojenských a vědeckých využití, včetně svařování, detekce cíle, mikroskopické fotografie, vláknové optiky, chirurgie atd.
Druhy laserů:
Existuje mnoho různých typů laserů a níže je pět hlavních typů.
1. Plynové lasery – např. HeNe plynový laser a CO2 lasery, které vyzařují stovky wattů energie. Obvykle se používají pro řezání a svařování v průmyslových odvětvích.
2. Chemické lasery – poháněné chemickou reakcí, která umožňuje velké množství energie, hlavně pro vojenské použití a velmi vysoké vlnové délky. Př. Fluorovodíkový laser 2700nm.
3. Pevné lasery – opticky čerpané pomocí pevného média, které je dopováno, jako je iontově dopované krystalické nebo sklo. Příkladem může být laserové ukazovátko.
4. Vláknové lasery – světlo je vedeno díky vnitřnímu odrazu v optickém vláknu. V dnešní době jsou široce známé pro svůj vysoký výstupní výkon a vysokou optickou kvalitu a také dlouhou životnost. Důvodem jsou vlastnosti vláken, které poskytují vysoký poměr plochy povrchu k objemu, což umožňuje účinné chlazení při podpoře kilowattů trvalého výstupního výkonu. Vlnovodivé vlastnosti vlákna pomáhají udržovat sílu signálu a minimalizovat zkreslení. Vláknové lasery jsou dnes široce používány pro telekomunikace, které se rozprostírají v regionech dlouhých několik kilometrů.
5. Polovodičové lasery – elektricky čerpané
a) Světlo emitující diody (LED) - V diodě vytvořené z polovodiče s přímou mezerou v pásmu, jako je arsenid galia, nosiče, které protínají přechod, emitují fotony, když se rekombinují s většinovým nosičem na druhé straně. V závislosti na materiálu mohou být produkovány vlnové délky (nebo barvy) od infračerveného po blízké ultrafialové. Všechny LED produkují nekoherentní, úzkospektrální světlo. LED diody lze také použít jako nízkoúčinné fotodiody v signálních aplikacích. LED může být spárována s fotodiodou nebo fototranzistorem ve stejném pouzdru, aby vytvořily opto-izolátor.
b) Laserové diody - Když je struktura podobná LED obsažena v rezonanční dutině vytvořené leštěním paralelních koncových ploch, lze vytvořit laser. Laserové diody se běžně používají v optických paměťových zařízeních a pro vysokorychlostní optickou komunikaci.
Laserová dioda je laser, kde médiem je polovodič, tvořený pn přechodem, jak je znázorněno na obr. 3, a napájený elektrickým proudem. Různé typy struktur laserových diod naleznete v Příloze 3. Laserová dioda je v zásadě kombinací polovodičového čipu, který vyzařuje koherentní světlo, a čipu monitorové fotodiody pro zpětnovazební řízení výstupního výkonu, v hermeticky zabaleném a utěsněném pouzdře.
Polovodičové materiály, které se používají k vytvoření diod s přechodem pn, které dnes vyzařují světlo, jsou: arsenid galia, fosfid india, antimonid galia a nitrid galia. Důvodem, proč se používají, jsou vlastnosti tří až pěti sloučenin v chemické periodické tabulce. Materiály musí být silně dopovány, aby se vytvořily oblasti P – N, což vylučuje ostatní, takže skupiny tři až pět jsou ideální možnosti.
Jejich vlnové délky lze upravit změnou poměru složení. Například vlnová délka laserového paprsku produkovaného substrátem InP může být zvýšena zvýšením obsahu india nebo snížením procenta obsahu fosfátů. Delší vlnová délka obvykle ukazuje na delší vzdálenost.
Podle Wikipedie jsou laserové diody numericky nejběžnějším typem laseru, s prodejem přibližně 733 milionů diodových laserů v roce 2004 ve srovnání se 131 000 jiných typů laserů. Laserové diody nacházejí široké uplatnění v telekomunikacích jako snadno modulovatelné a snadno propojitelné světelné zdroje pro komunikaci pomocí optických vláken.
Brandnew může nabídnout vysoce výkonné diodové lasery a systémy v širokém rozsahu výstupních výkonů a vlnových délek, včetně laserového čipu, laserové diody s vláknovou vazbou, jednořádkového a vysoce výkonného diodového laserového pole. Silné stránky BrandNews jsou v talentovaných zaměstnancích, inženýrství kvality, řízení procesů, vývoji produktů a hromadné výrobě. Naše řada produktů dává tento pocit našim zákazníkům, kteří rychle chápou, že jim naše řešení pomáhají šetřit čas v jejich RD fotonickém systému a integrační práci.
Naše adresa
B-1508 Ruiding Mansion, č. 200 Zhenhua Rd, okres Xihu
Telefonní číslo
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
