معرفی لیزرها با مهندس شکوفه ساتری

9 لیزر 589

9.1 مقدمه 589

9.2 سطوح انرژی در اتم ها، مولکول ها و جامدات 590

9.2.1 سطوح انرژی اتمی 590

9.2.2 سطوح انرژی مولکولی 597

9.2.3 باندهای انرژی حالت جامد 599

9.2.4 دستگاه های نیمه هادی 603

9.4 انتشار تحریک شده و تقویت نور 608

9.5 سیستم های لیزری 613

9.5.1 لیزرهای گاز اتمی 616

9.5.2 لیزرهای گاز مولکولی 619

9.5.3 لیزرهای حالت جامد 623

9.6.1 سایر سیستم های لیزری 627

9.7 حالت های حفره طولی 628

9.8 ثبات فرکانس 630

9.9 مقدمه ای بر تیرهای گاوسی 631

9.9.1 بررسی اجمالی خواص پرتو گاوسی 632

9.10 خواص پرتو گاوسی 636

9.10.1 راه حل های تقریبی معادله موج 638

9.10.2 پرتوهای گاوسی کروی پاراکسیال 641

9.10.3 تمرکز پرتو گاوسی 643

9.10.4 روش های ماتریسی و قانون ABCD 648

9.11 حفره لیزری 650

9.11.1 حفره لیزری با انحنای آینه ای برابر 650

9.11.2 حفره لیزری با انحنای آینه ای نابرابر 654

9.11.3 تشدید کننده های پایدار 657

9.11.4 تشدید کننده موج سفری 662

9.11.5 تشدید کننده های ناپایدار 663

9.11.6 حالت های حفره عرضی 664

9.12 الکترواپتیک و اپتیک غیرخطی 667

9.12.1 اثر الکترواپتیک 668

9.12.2 فعالیت نوری 672

9.12.3 جلوه آکوستو نوری 676

9.14.1 اپتیک غیرخطی 683

9.16.1 اختلاط فرکانس 697

لیزرهای مولکولی لیزرهای گازی هستند

لیزرهای مولکولی لیزرهای گازی هستند که در آن اجزای فعال لیزر به جای اتم ها یا یون های جدا، مولکول هستند. نمونه هایی برای چنین مولکول هایی عبارتند از CO2 (دی اکسید کربن)، CO (مونوکسید کربن)، N2 (نیتروژن)، HF (هیدروژن فلوراید)، DF (دوتریوم فلوراید)، NH3 (آمونیاک) و CH3OH (متانول). یکی از حالت‌های برانگیخته چنین مولکول‌هایی بهره‌برداری می‌کند که می‌توانند نه تنها یک تحریک کاملاً الکترونیکی (مانند اتم‌ها یا یون‌ها) بلکه ارتعاشات و چرخش مولکول‌ها را نیز شامل شود. انرژی‌های برانگیختگی در بیشتر موارد نسبتاً کوچک هستند که منجر به انتشار لیزر با طول موج‌های بلند در ناحیه طیفی مادون قرمز میانی یا دور می‌شود.

ممکن است تعداد قابل توجهی از خطوط چرخشی-ارتعاشی وجود داشته باشد که چنین لیزری را می توان روی آنها کار کرد (← لیزرهای ویبرونیک)، اما انتشار تک خطی و حتی عملکرد تک فرکانس با فیلتر باند گذر درون حفره دشوار نیست، زیرا داپلر گسترش انتقال لیزری بسیار ضعیف است. با این حال، اگر فشار نسبتاً زیاد باشد، خطوط مختلف ممکن است به دلیل گشاد شدن فشار با هم همپوشانی داشته باشند و در نتیجه پهنای باند بهره بیشتر شود.

تدریس فیزیک لیزر با شکوفه ساتری

انواع لیزر

فناوری لیزر یک زمینه نسبتاً متنوع است که از طیف گسترده ای از انواع بسیار متفاوت رسانه های بهره لیزری، عناصر نوری و تکنیک ها استفاده می کند. انواع رایج لیزرها عبارتند از:

لیزرهای نیمه هادی (بیشتر دیودهای لیزری)، پمپاژ الکتریکی (یا گاهی اوقات نوری)، که به طور موثر توان خروجی بسیار بالایی (اما معمولاً با کیفیت پرتو ضعیف) یا توان های کم با ویژگی های فضایی خوب (به عنوان مثال برای کاربرد در پخش کننده های CD و DVD) تولید می کنند. پالس ها (به عنوان مثال برای برنامه های مخابراتی) با نرخ تکرار پالس بسیار بالا. انواع ویژه شامل لیزرهای آبشاری کوانتومی (برای نور مادون قرمز میانی) و لیزرهای نیمه هادی ساطع کننده سطح (VCSELs، VECSELs و PCSELs) است. برخی از آن ها نیز برای تولید پالس با توان های بالا مناسب هستند.

لیزرهای حالت جامد مبتنی بر کریستال‌ها یا شیشه‌های دوپ‌شده یونی (لیزرهای عایق دوپ‌شده)، پمپ‌شده با لامپ‌های تخلیه یا دیودهای لیزر، تولید توان‌های خروجی بالا، یا توان‌های پایین‌تر با کیفیت پرتو بسیار بالا، خلوص طیفی و/یا پایداری (مثلاً برای اندازه‌گیری) اهداف)، یا پالس های فوق کوتاه با مدت زمان پیکوثانیه یا فمتوثانیه. رسانه های بهره رایج Nd:YAG، Nd:YVO4، Nd:YLF، Nd:glass، Yb:YAG، Yb:glass، Ti:Sapphire، Cr:YAG و Cr:LiSAF هستند. نوع خاصی از لیزرهای شیشه دوپ شده یونی عبارتند از:

لیزرهای فیبر، بر اساس فیبرهای شیشه ای نوری که با برخی از یون های فعال لیزر در هسته فیبر دوپ شده اند. لیزرهای فیبر می توانند به توان خروجی بسیار بالایی (تا کیلووات) با کیفیت پرتو بالا دست پیدا کنند، امکان عملکرد گسترده با قابلیت تنظیم طول موج، عملیات با عرض خط باریک و غیره را فراهم کنند.

لیزرهای گازی (مثلاً لیزرهای هلیوم-نئون، لیزرهای CO2، لیزرهای یون آرگون و لیزرهای اگزایمر)، بر اساس گازهایی که معمولاً با تخلیه الکتریکی برانگیخته می شوند. گازهای پرمصرف عبارتند از CO2، آرگون، کریپتون و مخلوط های گازی مانند هلیوم-نئون. اگزایمرهای رایج ArF، KrF، XeF و F2 هستند. تا آنجایی که مولکول های گاز در فرآیند لیزر نقش دارند، به این گونه لیزرها، لیزرهای مولکولی نیز می گویند.

لیزرهای پمپ شده شیمیایی و هسته ای، لیزرهای الکترون آزاد و لیزرهای اشعه ایکس چندان رایج نیستند.

لیزرهای مولکولی

لیزرهای مولکولی

لیزرهای مولکولی لیزرهای گازی هستند که اجزای سازنده لیزر به جای اتم یا یون جداگانه ، مولکول هستند. نمونه هایی از این مولکول ها CO2 (دی اکسید کربن) ، CO (مونوکسید کربن) ، N2 (نیتروژن) ، HF (هیدروژن فلوراید) ، DF (فلوراید دوتریوم) ، NH3 (آمونیاک) و CH3OH (متانول) است.

کتابچه راهنمای لیزرهای مولکولی

این کتاب شامل موضوعات لیزری است که بخشی از گسترش سریع مهندسی نوری بوده است ، از جمله طیف های انتشار لیزرهای مولکولی ، لیزرهای فشار اتمسفر CO2 با تحریک عرضی و لیزرهای CO2 هیجان زده با فرکانس رادیویی.

فهرست مطالب

1. طیف های انتشار لیزرهای مولکولی 2. لیزرهای CO2 TEA 3. لیزرهای CO2-هیجان زده با فرکانس رادیویی 4. لیزرهای CO2 با پالس کوتاه با انرژی بالا 5. لیزرهای CO2 با پرتو الکترونی با قدرت بالا 6. لیزرهای شیمیایی HF / DF 7. لیزرهای FIR پمپ شده نوری 8. گذرا و عدم ثبات در لیزرهای FIR

مقدمه ای بر فناوری پلاسما: علوم ، مهندسی و کاربردها

مقدمه ای بر فناوری پلاسما: علوم ، مهندسی و کاربردها

فهرست مطالب

1. PLASMAS ، یک نمای کلی

توزیع انرژی پلاسما

غلافهای پلاسما

مشخصه تخلیه عمومی

اتصال انرژی به یک پلاسما 

درس فیزیک پلاسما

کاربردهای تخلیه 

فرآیندهای پلاسما که در ساخت الکترونیک استفاده می شود

پلاسما با افزایش مغناطیسی

لامپ کاتد سرد

تخلیه سد برای لامپها و لیزرها و صفحه های پلاسما 

لیزرهای گازی

چندین لیزر وجود دارد که از بعضی گازها به عنوان واسطه افزایش لیزر استفاده می کند. حتی اگر چنین لیزرها از نظر اصول بدنی ، طول موج انتشار ، کارایی و قدرت خروجی بسیار متفاوت باشند ، جنبه های خاصی به اشتراک می گذارند:

بیشتر لیزرهای گازی با تخلیه الکتریکی پمپ می شوند و بنابراین نیاز به منبع ولتاژ بالا ، غالباً با توان الکتریکی بالا دارند.

لیزرهای گازی

در فصل 1 ما از معادلات نرخ توصیف فرآیندهای انتقال انرژی در حین برخورد بین مولکول های ارتعاش شده برانگیخته استفاده می کنیم. در این فصل ما برای توصیف سینتیک ارتعاشی CO2: N2: او از روش معادله نرخ استفاده می کنیم و از این رو یک مدل نظری از لیزرهای گاز CO2 بدست می آوریم.