Сантехникийн
Лазерын ажиллах зарчим. Лазерын ажиллах зарчим

Лазерын ажиллах зарчим. Лазерын ажиллах зарчим

Орчин үеийн амьдралыг принтергүйгээр төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Сургуулиудад скрипт хэвлэдэг, их сургуульд хураангуй хэвлэдэг, ажил дээрээ гэрээ хэвлэдэг, тэр байтугай гэртээ ч гэсэн энэ эсвэл тэр мэдээллийг цаасан дээр шилжүүлэх нь маш чухал юм. Хэд хэдэн төрлийн принтер байдаг бөгөөд тэдгээрийг хэвлэх төрөл, формат, хэмжээ, тэр ч байтугай хэвлэсэн материалын төрлөөр нь ангилдаг. Бэхэн болон лазер принтерийг хэвлэх зарчмыг авч үзье.

Бэхэн принтер хэрхэн ажилладаг

Бид бэхэн принтерийг хэвлэх зарчмыг товчхон тодруулахыг хичээх болно. Түүний хэвлэх чанар нь лазераас арай муу юм. Гэсэн хэдий ч тэдний өртөг нь лазертай харьцуулахад хамаагүй бага байдаг. Бэхэн принтер нь гэрийн хэрэглээнд тохиромжтой. Энэ нь ажиллахад хялбар, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар байдаг. Бэхэн болон лазер принтерийг хэвлэх зарчим нь эрс ялгаатай. Энэ нь бэх нийлүүлэх технологи болон тоног төхөөрөмжийн загварт хоёуланд нь илэрдэг. Тиймээс эхлээд бэхэн принтер хэрхэн хэвлэдэг талаар ярилцъя.

Түүний үйл ажиллагааны зарчим нь дараах байдалтай байна: дүрс нь тусгай матрицад үүсдэг бөгөөд дараа нь энэ матриц нь шингэн будагч бодис ашиглан зураг дээр зургийг хэвлэдэг. Өөр нэг төрлийн бэхэн принтер нь тусгай нэгжид суурилуулсан хайрцагнуудаар тоноглогдсон байдаг. Энэ тохиолдолд хэвлэх толгойн тусламжтайгаар бэхийг хэвлэх матрицад нийлүүлж, зургийг цаасан дээр шилжүүлдэг.

Бэх хадгалах, цаасан дээр түрхэх арга

Зурган дээр бэх түрхэх гурван арга байдаг:

Пьезоэлектрик арга;
. хийн хөөс арга;
. Хүсэлтийн дагуу буулгах арга.

Эхний арга нь хэвлэхдээ пьезоэлектрик элементийн улмаас зотон дээр бэхний цэг үлдээдэг. Түүний тусламжтайгаар хоолойг шахаж, тайлж, илүүдэл бэх цаасан дээр орохоос сэргийлдэг.

Хийн бөмбөлгүүдийг тарьсан бөмбөлөг гэж нэрлэдэг бөгөөд өндөр температурын улмаас вэб дээр ул мөр үлдээдэг. Хэвлэх матрицын цорго бүр нь секундын хэдхэн минутын дотор халдаг. Үүссэн хийн бөмбөлгийг хушуугаар шахаж, хэрэглээний зүйл рүү шилжүүлнэ.

Хүсэлтийн дагуу дусаах арга нь мөн процесст хийн бөмбөлгийг ашигладаг. Гэхдээ энэ нь орчин үеийн хэвлэлийн хурд, чанарыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг илүү оновчтой технологи юм.

Бэхэн принтер нь бэхийг хоёр аргаар хадгалдаг. Тусдаа зөөврийн сав байдаг бөгөөд үүнээс бэхийг хэвлэх толгойд нийлүүлдэг. Бэх хадгалах хоёр дахь арга нь хэвлэх толгойд байрладаг тусгай хайрцаг ашигладаг. Хайрцаг солихын тулд та толгойг өөрөө солих ёстой.

Бэхэн принтерийн талаар ярилцъя

Бэхэн принтерүүд нь зураг хэвлэх чадвар нь үндсэн өнгө аясыг өөр өөр ханасан дээр давхцуулах замаар бий болсон тул онцгой алдартай болсон. Үндсэн өнгөний багц нь CMYK гэсэн товчлолыг агуулдаг. Үүнд: шар, ягаан, хөх, хар.

Эхэндээ гурван өнгийн багцыг санал болгосон бөгөөд энэ нь хар сүүдэрээс бусад бүх аялгууг багтаасан болно. Гэхдээ шар, хөх, ягаан өнгийг давхарлаж, 100% ханасан үед хар өнгөтэй байх боломжгүй байв. Үр дүн нь хүрэн эсвэл саарал өнгөтэй болсон. Тиймээс хар бэх нэмэхээр болсон.

Бэхэн принтерийн онцлог

Принтерийн чанарын гол үзүүлэлтүүд нь дуу чимээ, хэвлэх хурд, хэвлэх чанар, бат бөх чанар юм.

Принтерийн үйл ажиллагааны шинж чанарууд:

Хэвлэх зарчим - бэхэн. Бэхийг тусгай хошуугаар тэжээж, зотон дээр хэвлэнэ. Бэх түрхэх нь шок-механик процесс болох зүү хэвлэгчээс ялгаатай нь бэхэн принтерүүд маш чимээгүй байдаг. Принтер хэрхэн хэвлэх нь сонсогдохгүй, та зөвхөн хэвлэх толгойг хөдөлгөж буй хөдөлгүүрийн чимээг ялгаж чадна. 40 дБ-ээс хэтрэхгүй.
Бэхэн принтерийн хэвлэх хурд нь зүү принтерийнхээс хамаагүй хурдан байдаг. Хэвлэх чанар нь мөн энэ үзүүлэлтээс хамаарна. Принтерийн хэвлэх зарчим: хурд өндөр байх тусам хэвлэх чанар муу болно. Хэрэв та өндөр чанартай хэвлэхийг сонговол процесс удааширч, бэхийг сайтар түрхдэг. Ийм принтерийн дундаж нь минутанд ойролцоогоор 3-5 хуудас байна. Илүү орчин үеийн загварууд энэ үзүүлэлтийг минутанд 9 хуудас хүртэл нэмэгдүүлсэн. Өнгөт хэвлэлтэнд бага зэрэг хугацаа шаардагдана.
Фонт нь бэхэн принтерийн гол давуу талуудын нэг юм. Үсгийн дэлгэцийн чанарыг зөвхөн лазер принтертэй харьцуулж болно. Та сайн чанарын цаас ашиглан хэвлэх чанарыг сайжруулах боломжтой. Энэ нь хурдан шингээх шинж чанартай байх ёстой. Сайн дүрсийг 60-135 г / м² нягттай цаасан дээр авдаг. 80 г / м² нягттай хувилагч цаас мөн өөрийгөө сайн харуулсан. Бэхийг хурдан хатаахын тулд цаасыг халаах функцийг ашиглана. Бэхэн болон лазер принтерийг хэвлэх зарчим нь огт өөр боловч өндөр чанартай тоног төхөөрөмж нь ижил төстэй үр дүнд хүрэх боломжийг олгодог.
Цаас. Харамсалтай нь бэхэн принтер нь өнхрөх зөөвөрлөгч дээр хэвлэхэд зориулагдаагүй. Мөн олон хуулбар авахын тулд та олон хэвлэх хэрэгтэй болно.

Бэхэн хэвлэлийн сул тал

Дээр дурдсанчлан бэхэн принтерүүд матриц ашиглан шингэн будагч бодисоор хэвлэдэг. Зураг нь цэгүүдээс бүтсэн. Принтерийн хамгийн үнэтэй хэсэг бол хэвлэх толгой бөгөөд зарим компаниуд төхөөрөмжийн ерөнхий хэмжээг багасгахын тулд принтерийн хэвлэх толгойг хайрцагт нэгтгэсэн байдаг. Бэхэн болон лазер принтерийг хэвлэх зарчим нь бие биенээсээ эрс ялгаатай.

Ийм принтерийн сул талууд нь:

Хэвлэх хурд бага.
Хэрэв хэвлэгчийг удаан хугацаагаар ашиглаагүй бол бэх хатаж болзошгүй.
Хэрэглээний материал нь өндөр өртөгтэй, бага нөөцтэй байдаг.

Бэхэн хэвлэлийн давуу тал

Тааламжтай үнэ, төгс үнэ, гүйцэтгэлийн харьцаа.
Принтер нь маш даруухан хэмжээтэй бөгөөд энэ нь хэрэглэгчдэд хүндрэл учруулахгүйгээр жижиг оффист байрлуулах боломжийг олгодог.
Хайрцаг нь өөрөө дүүргэхэд хялбар байдаг, зүгээр л бэх худалдаж аваад зааврыг уншаарай.
Холболт Том хэвлэх хэмжээтэйгээр энэ нь зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулах болно.
Өндөр чанартай зураг хэвлэх.
Өргөн хүрээний хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл.

Лазер принтерийн талаар бага зэрэг

Лазер принтер нь цаасан дээр текст эсвэл зураг хэвлэх зориулалттай тоног төхөөрөмжийн төрөл юм. Энэ төрлийн тоног төхөөрөмжийн түүх нь маш ер бусын юм. Энэ нь бэхэн принтерээс ялгаатай нь маркетингийн арга барилтай бөгөөд үүнийг бүтээх явцад олон зуун шинжлэх ухааны үзэл баримтлалыг боловсруулсан.

Xerox 1969 онд л лазер принтер хэвлэх зарчмыг боловсруулж эхэлсэн. Хэдэн жилийн турш шинжлэх ухааны ажил хийгдэж, одоо байгаа төхөөрөмжийг сайжруулах олон аргыг ашигласан. 1978 онд дэлхий дээр анхны хувилагч машин гарч ирсэн бөгөөд энэ нь лазер туяаг ашиглан хэвлэлтийг бүтээжээ. Принтер нь асар том хэмжээтэй болсон бөгөөд үнэ нь энэ төхөөрөмжийг худалдаж авахыг хэн ч зөвшөөрдөггүй байв. Хэсэг хугацааны дараа Canon хөгжүүлэлтийг сонирхож эхэлсэн бөгөөд 1979 онд анхны ширээний лазер принтер гарч ирэв. Олон компаниуд хувилагч машиныг оновчтой болгож, шинэ загваруудыг гаргасны дараа лазер принтер хэвлэх зарчим өөрчлөгдөөгүй байна.

Лазер принтер хэрхэн хэвлэдэг

Ийм аргаар олж авсан хэвлэмэл нь өндөр гүйцэтгэлийн шинж чанартай байдаг. Чийг нь тэдний хувьд аймшигтай биш, тэд арилах, бүдгэрэхээс айдаггүй. Ийм аргаар олж авсан зургууд нь маш өндөр чанартай, бат бөх байдаг.

Лазер принтерийн хэвлэх зарчим:

Лазер принтер нь зургийг хэд хэдэн үе шаттайгаар зотон дээр тавьдаг. Тонер (тусгай нунтаг) нь температурын нөлөөгөөр хайлж, цаасан дээр наалддаг.
Арчигч (тусгай хусуур) бөмбөрийн ашиглаагүй хорыг хаягдал аккумлятор руу зайлуулдаг.
Каронатор нь бөмбөрийн гадаргууг туйлшруулж, цахилгаан статик хүчний тусламжтайгаар түүнд эерэг эсвэл сөрөг цэнэгийг өгдөг.
Бөмбөрийн гадаргуу дээр эргэдэг толин тусгалыг зөв газар руу чиглүүлдэг дүрсийг бий болгодог.
Бөмбөр нь соронзон голын гадаргуугийн дагуу хөдөлдөг. Босоо ам дээр хор байдаг бөгөөд энэ нь хүрдний цэнэггүй газруудад наалддаг.
Бөмбөр цаасан дээр эргэлдэж, хорыг зотон дээр үлдээсний дараа.
Эцсийн шатанд хор цацсан цаасыг зууханд өнхрүүлж, өндөр температурын нөлөөн дор бодис хайлж, цаасан дээр найдвартай наалддаг.

Лазер принтерийн хэвлэх зарчим нь хувилагч машинд ашигладаг технологитой ижил төстэй зүйл юм.

Өнгөт лазер принтер ба тэдгээрийн гол ялгаа

Өнгөт принтер дээр хэвлэх үйл явц нь хар цагаанаас хэд хэдэн сүүдэртэй байдгаараа ялгаатай бөгөөд тэдгээр нь тодорхой хувь хэмжээгээр холилдсон үед бидний мэддэг бүх өнгийг дахин бүтээх чадвартай байдаг. Өнгөт лазер принтерүүд бэхний өнгө бүрт дөрвөн тусдаа тасалгаа ашигладаг. Энэ бол тэдний гол ялгаа юм.

Өнгөт принтер дээр хэвлэх нь дараах үе шатуудаас бүрдэнэ: зургийн дүн шинжилгээ, түүний растер зураг, өнгөний зохион байгуулалт, тэдгээрийн тохирох хор. Дараа нь цэнэгийн хуваарилалт үүснэ. Процедурын дараа хар цагаан хэвлэхтэй ижил байна. Бэхний хуудас нь хорыг хайлуулж, цаасан дээр нягт наалддаг зууханд дамждаг.

Тэдний давуу тал нь лазер принтерийг хэвлэх зарчим нь хүссэн хэсгийг гадагшлуулдаг маш нимгэн цацрагт хүрэх боломжийг олгодог явдал юм. Үүний үр дүнд бид маш өндөр чанартай, өндөр нарийвчлалтай зураг авдаг.

Орчин үеийн лазер принтерийн давуу тал

Лазер принтерийн давуу талууд нь:

Өндөр хэвлэх хурд.
Хэвлэлийн тууштай байдал, тод байдал, тэсвэр тэвчээр (тэд чийглэг бичил цаг уураас айдаггүй).
Өндөр нарийвчлалтай зураг.
Хэвлэх зардал бага.

Лазер принтерээр хэвлэх сул тал

Лазер принтерийн гол сул талууд:

Тоног төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад озон ялгардаг. Тиймээс та түүнтэй хамт агааржуулалт сайтай газар ажиллах хэрэгтэй.
Өндөр эрчим хүчний хэрэглээ.
Том хэмжээтэй.
Тоног төхөөрөмжийн өндөр өртөг

Бүх давуу болон сул талууд дээр үндэслэн бэхэн принтерүүд нь гэрийн хэрэглээнд тохиромжтой гэж дүгнэж болно. Тэдгээр нь боломжийн үнэ, жижиг хэмжээстэй бөгөөд энэ нь олон хэрэглэгчдэд чухал ач холбогдолтой юм.

Лазер принтер нь хар, цагаан хэвлэмэл маш их байдаг оффис болон бусад байгууллагуудад тохиромжтой бөгөөд баримт бичиг боловсруулах хурд чухал байдаг.

Лазер принтерийн түүх 1938 онд хуурай бэхээр хэвлэх технологийг хөгжүүлснээр эхэлсэн. Честер Карлсон зургийг цаасан дээр шилжүүлэх шинэ аргыг зохион бүтээхээр ажиллаж байхдаа статик цахилгаан ашигласан. Энэ аргыг цахилгаан бичлэг гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд 1949 онд загвар А хувилагч машиныг гаргасан Xerox корпораци анх ашигласан.Гэхдээ энэ механизм ажиллахын тулд зарим үйлдлийг гараар хийх шаардлагатай байв. 10 жилийн дараа бүрэн автомат Xerox 914 бүтээгдсэн бөгөөд энэ нь орчин үеийн лазер принтерүүдийн прототип гэж тооцогддог.

Дараа нь хэвлэх ёстой зүйлээ лазерийн туяагаар хуулбарлах хүрд дээр шууд "зурах" санаа нь Гэри Старквезерийнх юм. 1969 оноос хойш компани нь хөгжүүлж, 1977 онд Xerox 9700 цуврал лазер принтерийг гаргасан бөгөөд энэ нь минутанд 120 хуудасны хурдтай хэвлэдэг.

Төхөөрөмж нь маш том, үнэтэй, зөвхөн аж ахуйн нэгж, байгууллагуудад зориулагдсан байв. Мөн анхны ширээний принтерийг Canon 1982 онд бүтээж, жилийн дараа LBP-CX шинэ загвар гаргажээ. HP нь 1984 онд Canon-тай хамтран Laser Jet цувралыг худалдаанд гаргаж, тэр даруй гэрийн лазер принтерийн зах зээлд тэргүүлэгч болсон.

Одоогоор монохром болон өнгөт принтерүүдийг олон корпораци үйлдвэрлэдэг. Тэд тус бүр өөрийн гэсэн технологийг ашигладаг бөгөөд энэ нь ихээхэн ялгаатай байж болох ч лазер принтерийн үйл ажиллагааны ерөнхий зарчим нь бүх төхөөрөмжид түгээмэл байдаг бөгөөд хэвлэх үйл явцыг таван үндсэн үе шатанд хувааж болно.

Хэвлэх хүрд (Optical Photoconductor, OPC) нь гэрэл мэдрэмтгий хагас дамжуулагчаар бүрсэн металл цилиндр бөгөөд дараа нь хэвлэхэд зориулж зураг үүсгэдэг. Эхний ээлжинд OPC-ийг цэнэгээр (эерэг эсвэл сөрөг) нийлүүлдэг. Та үүнийг дараах хоёр аргын аль нэгээр хийж болно.

coronator (Corona Wire), эсвэл титэмчин;
цэнэглэх бул (Анхдагч цэнэглэгч роллер, ПГУ), эсвэл цэнэглэх босоо ам.

Коротрон бол утаснуудын блок ба түүний эргэн тойрон дахь металл хүрээ юм.

Титэм утас нь нүүрстөрөгч, алт эсвэл цагаан алтаар бүрсэн вольфрамын утас юм. Утас ба хүрээний хоорондох өндөр хүчдэлийн нөлөөн дор цэнэг үүсэж, гэрэлтдэг ионжуулсан хэсэг (титэм), статик цэнэгийг фото дамжуулагч руу шилжүүлдэг цахилгаан орон үүсдэг.

Ихэвчлэн утас цэвэрлэх механизмыг төхөөрөмжид суурилуулсан байдаг, учир нь түүний бохирдол нь хэвлэх чанарыг ихээхэн доройтуулдаг. Коротрон ашиглах нь тодорхой сул талуудтай: зураас, тоос шороо, торны тоосонцор судал дээр хуримтлагдах эсвэл судал нь гулзайлгах нь энэ газар дахь цахилгаан талбарыг ихэсгэх, хэвлэмэл материалын чанар огцом буурах, магадгүй эвдрэлд хүргэж болзошгүй юм. бөмбөрийн гадаргуу.

Хоёрдахь хувилбарт доторх халаалтын элемент бүхий тулгуур бүтэц нь тусгай халуунд тэсвэртэй хуванцараар хийгдсэн уян хатан хальсаар ороосон байна. Энэхүү технологи нь бага зэргийн найдвартай гэж тооцогддог бөгөөд жижиг бизнесүүд болон гэрийн хэрэглээнд зориулагдсан принтерүүдэд ашиглагддаг бөгөөд хүнд даацын тоног төхөөрөмж ачаалах шаардлагагүй байдаг. Хуудас нь зууханд наалдаж, босоо амны эргэн тойронд мушгихаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд цаас тусгаарлагчтай баар суурилуулсан.

Өнгөт хэвлэл

Өнгөт дүрс үүсгэхийн тулд дөрвөн үндсэн өнгийг ашигладаг.

хар,
шар,
нил ягаан,
цэнхэр.

Хэвлэх нь хар цагаантай ижил зарчмаар явагддаг боловч эхлээд хэвлэгч нь авах гэж буй зургийг өнгө бүрийн хувьд монохром дүрс болгон хуваадаг. Ажлын явцад өнгөт хайрцагнууд зургуудаа цаасан дээр шилжүүлж, бие биендээ тавих нь эцсийн үр дүнг өгдөг. Өнгөт хэвлэх хоёр технологи байдаг.

Олон дамжуулалт

Энэ аргын хувьд завсрын зөөгчийг ашигладаг - босоо ам эсвэл хор дамжуулах бүс. Нэг хувьсгалд өнгөний аль нэгийг нь соронзон хальс дээр түрхэж, дараа нь өөр нэг хайрцагыг зөв газарт нь оруулж, хоёр дахь зургийг эхний зургийн дээд талд байрлуулна. Дөрвөн дамжуулалтаар завсрын зөөвөрлөгч дээр бүрэн дүрс үүсдэг бөгөөд үүнийг цаасан дээр шилжүүлдэг. Энэ технологийг ашигладаг принтерийн өнгөт зургийг хэвлэх хурд нь монохромоос дөрөв дахин удаан байдаг.

ганц дамжуулалт

Принтер нь нийтлэг хяналтанд байдаг дөрвөн тусдаа хэвлэх механизмын цогцолборыг агуулдаг. Өнгөт болон хар өнгийн хайрцагнууд нь тус бүрдээ тусдаа лазерын төхөөрөмж, дамжуулах бултай байх ба цаас нь фото дамжуулагчийн доор өнгөрч, бүх дөрвөн монохром зургийг дараалан цуглуулдаг. Үүний дараа л хуудас нь зууханд орж, хорыг цаасан дээр тогтооно.

Таашаалтайгаар хэвлээрэй.

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Хатуу төлөвт импульсийн лазерын хэлхээний диаграм нь маш энгийн (1). Идэвхтэй орчин - цацраг идэвхт бодис (бадмаараг, иттриум хөнгөн цагаан анар, неодимийн хольцтой шил болон бусад материалын талстууд) - цилиндр эсвэл саваа хэлбэртэй байдаг. Үүнийг резонаторт хоёр зэрэгцээ толь хэлбэрээр байрлуулсан - тунгалаг урд толь ба "дүлий", тунгалаг арын толь. Идэвхтэй орчны ойролцоо шахуургын системийг суурилуулсан - флаш чийдэн нь саваатай хамт идэвхтэй орчинд гэрлийг төвлөрүүлдэг толин тусгалаар хүрээлэгдсэн байдаг (энэ нь ихэвчлэн металл давхаргаар бүрсэн кварц цилиндр юм).

Идэвхтэй орчин нь түүний атомууд дор хаяж гурван энергийн түвшинтэй байхаар "зохицсон" (2). Хэвийн төлөвт тэд бүгд хамгийн бага энергитэй түвшинд байдаг. Э 0 . Дэнлүү асах үед түүний гэрлийн энерги нь атомуудад шингэж, бага энергийн төлөвөөс өндөр түвшинд шилждэг. Э 2 , тэд нэн даруй түвшинд хүртэл буудаг газраас Энэг . Атомууд энэ түвшинд - сэтгэл хөдөлсөн - нэлээд удаан байж чадна (мэдээж квант масштабын хувьд). Ийм түвшин байгаа эсэх (үүнийг метастабил гэж нэрлэдэг) нь лазерын импульс авах зайлшгүй нөхцөл юм. Энэ түвшнээс атом фотон ялгаруулснаар анхны төлөвтөө буцдаг. Түүгээр ч зогсохгүй, өдөөгдсөн атомын хажуугаар өнгөрч буй фотон бүр нь бас цацраг үүсгэдэг. Резонаторын толинд туссан фотонууд идэвхтэй орчинг давтан дамжуулж (резонаторын чанарын хүчин зүйл нь маш өндөр: түүний толин тусгал нь саяас нэг фотоныг шингээдэг) гэрлийн импульс хэлбэрээр тунгалаг толины тусгалаар дамждаг. Гэвч чийдэн нь удаан хугацаанд (дахин квант масштабаар) шатдаг бөгөөд энэ хугацаанд орчны атомууд эрчим хүчээ олон удаа "дахин тохируулах" цагтай байдаг. Тиймээс лазерын флэшийг сайтар судалж үзэхэд хэдэн арван, хэдэн зуун маш богино импульсийн "сам" шиг харагддаг бөгөөд энэ горимыг өөрөө "баяжуулалт" гэж нэрлэдэг (3).

Гэсэн хэдий ч резонаторт хаалт байрлуулж, фотонуудын замыг хаавал түүний чанарын хүчин зүйл тэг болж буурч, насосны чийдэнгийн бүх энерги нь идэвхтэй орчны атомуудыг өдөөхөд зарцуулагдах болно. Насосны чийдэнгийн гэрэл гэгээ, улмаар өдөөгдсөн атомын тоо дээд хэмжээнд хүрэх үед хаалт нээгдэнэ. Дараа нь резонаторын чанарын хүчин зүйл тэр даруйдаа дээд цэгтээ хүрч, хуримтлагдсан бүх энерги нь асар их хүч чадлын маш богино импульс хэлбэрээр "цацах" болно. Лазерын үйл ажиллагааны энэ хувилбарыг Q-switching буюу "аварга импульс" горим гэж нэрлэдэг (4).

Лазеруялдаатай гэрлийн генератор юм. Тохиромжтой уялдаа холбоотой (захиалгат) долгион нь хатуу тодорхойлогдсон урт, давтамжтай, хавтгай фронттой, төгс туйлширсан байдаг. Тохиромжгүй (эмх замбараагүй) долгионууд нь давтамж, долгионы уртын өргөн хүрээний утгын тархалтаар тодорхойлогддог бөгөөд туйлшралын тодорхой хавтгай байдаггүй.

Төгс уялдаатай, уялдаа холбоогүй гэрлийн долгион хоёулаа байгальд байдаггүй. Эх сурвалжаас үл хамааран гэрлийн долгион нь тодорхой утгын хүрээнд шинж чанарынхаа тархалтаар тодорхойлогддог. Эдгээр интервал нарийхан байх тусам гэрлийн ялгарал илүү эмх цэгцтэй, уялдаатай байдаг. Бага зэрэг хялбаршуулсан байдлаар, бодит гэрлийн долгионыг янз бүрийн давтамж, тархалтын чиглэл, туйлшралын хавтгай бүхий хавтгай монохромат туйлширсан долгионуудын багц гэж үзэж болно. Цацрагийн уялдаа холбоог нэмэгдүүлэх нь олонлог дахь янз бүрийн долгионы тоо буурсан гэж ойлгож болно. Лазерын цацрагаар ойртож буй хамгийн тохиромжтой когерент цацрагийн хувьд бүхэл бүтэн багц нь нэг долгионоос бүрдэнэ.

Когерент цацраг нь монохроматик, бага туяа ялгарах, өндөр гэрэлтэх зэрэг шинж чанартай байдаг. Энэ нь энгийн оптик системийг ашиглан лазерын цацрагийг боловсруулах материалын гадаргуу дээр төвлөрүүлэх боломжийг олгодог. Төвлөрсөн лазер туяа (цэг) -ийн шугаман хэмжээсүүд нь микрометрийн фракцуудад хүрч болно. Ийм жижиг хэмжээтэй бол цацрагийн бүх энерги нь нэг квадрат см-ийн сая сая талбайд төвлөрч, гадаргуу дээр нэг квадрат см-т хэдэн зуун тэрбум ватт эрчим хүчний нягтрал үүсгэдэг. Тиймээс төвлөрсөн уялдаатай цацраг нь хамгийн галд тэсвэртэй материалыг ууршуулж чаддаг.

Лазер гэдэг үг нь англи хэлээр Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation гэсэн үгийн эхний үсгүүдээс бүрддэг бөгөөд үүнийг орос хэлээр хөрвүүлсэн гэрлийг өдөөгдсөн ялгаралтаар өсгөх гэж орчуулдаг.

Лазерын ажиллагаа нь микросистемийг бүрдүүлдэг бодисын атом, молекулуудын дотоод энергийн нөөцийг ашиглахад суурилдаг - цөм ба электронуудаас бүрдэх формацууд, тэдгээрийн төлөв байдал, төлөв байдал нь квант механикийн хуулиудад захирагддаг.

Атомыг бүрдүүлдэг бөөмсийн харьцангуй хөдөлгөөний энерги нь зөвхөн хатуу тодорхойлогдсон утгыг авч болно. Эдгээр энергийн утгыг E 1, E 2, ..., E k гэж нэрлэдэг эрчим хүчний түвшин. Эрчим хүчний түвшний систем нь атомын энергийн спектрийг бүрдүүлдэг. Доод түвшин - хамгийн бага энергитэй - гэж нэрлэдэг гол, бусад - сэтгэл хөдөлсөн. Тусгаарлагдсан атомын энергийн спектр нь түүний бүтцээс хамаарна. Өгөгдсөн энергитэй атомын тоог нэрлэдэг хүн амтүвшин.

Хэрэв газрын E 1 түвшинд байрлах атомд энерги өгөгдсөн бол энэ нь өдөөгдсөн түвшний аль нэгэнд очиж болно (Зураг 1). Эсрэгээр, өдөөгдсөн атом нь аяндаа (аяндаа) доод түвшний аль нэгэнд шилжиж, энергийн тодорхой хэсгийг квант гэрлийн (фотон) хэлбэрээр ялгаруулж чаддаг. Хэрэв атом эрчим хүчний E m түвшингээс E n түвшинд шилжих үед гэрлийн ялгарал үүссэн бол ялгарах (эсвэл шингэсэн) гэрлийн квант  mn давтамж:

Энд h нь Планкийн тогтмол.

Зураг 1. Атомын энергийн спектр

Халсан бие ба гэрэлтдэг хийд тохиолддог эдгээр аяндаа цацрагийн үйл явц: халаалт эсвэл цахилгаан цэнэг нь зарим атомыг өдөөгдсөн төлөвт шилжүүлдэг; доод мужид шилжихдээ тэд гэрэл гаргадаг. Аяндаа шилжих явцад атомууд бие биенээсээ үл хамааран гэрэл ялгаруулдаг. Гэрлийн квантууд долгион хэлбэрээр санамсаргүй байдлаар ялгардаг галт тэрэгнүүд(багцууд). Галт тэрэгнүүд цаг хугацаандаа бие биетэйгээ уялдаагүй, өөрөөр хэлбэл. өөр үе шаттай. Тиймээс аяндаа ялгарах ялгарал нь уялдаа холбоогүй байдаг.

Өдөөгдсөн атомын аяндаа ялгарахын зэрэгцээ байдаг албадан(эсвэл өдөөгдсөн) цацраг: атомууд гэрэл гэх мэт гадаад хурдацтай өөрчлөгддөг цахилгаан соронзон орны нөлөөн дор цацруулдаг. Гадны цахилгаан соронзон долгионы нөлөөн дор атом нь хоёрдогч долгионыг ялгаруулдаг бөгөөд давтамж, туйлшрал, тархалтын чиглэл, фаз нь атомд үйлчилж буй гадаад долгионы шинж чанаруудтай бүрэн давхцдаг. Өдөөгдсөн ялгаруулалтын үзэгдэл нь цахилгаан соронзон долгионы тусламжтайгаар атомын ялгаралтыг хянах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр когерент гэрлийг нэмэгдүүлж, үүсгэдэг. Үүнийг практикт хэрэгжүүлэхийн тулд тодорхой нөхцлийг хангасан байх ёстой. Нэгдүгээрт, энэ нь зайлшгүй шаардлагатай резонанс– туссан гэрлийн давтамж атомын энергийн спектрийн  mn давтамжийн аль нэгтэй давхцах. Байгаль өөрөө резонансын нөхцөлийг биелүүлэхэд санаа тавьдаг: хэрэв атом Е m түвшингээс Е n түвшин рүү шилжих үед гэрлийн фотон аяндаа ялгардаг бол түүний давтамж нь  mn-тэй тэнцүү байх ба өөр ижил төстэй атомын ижил түвшний хоорондын шилжилт, учир нь Ижил атомуудын энергийн спектр нь туйлын ижил байна. Дараа нь өдөөгдсөн атомуудын өдөөгдсөн ялгаралт нь анхдагч фотонтой ижил төстэй фотонуудын бүхэл бүтэн нуранги үүсгэдэг. Үүний үр дүнд атомуудын нэгдэл нь эрчимтэй уялдаа холбоотой гэрлийн долгионыг ялгаруулна, өөрөөр хэлбэл. уялдаа холбоотой гэрэл бий болно. Өөр нэг нөхцөл байдал нь янз бүрийн түвшний хүн амтай холбоотой юм. Em дээд түвшинд байрлах атомуудын өдөөгдсөн гэрлийн ялгаралын зэрэгцээ бас байдаг резонансын шингээлтдоод түвшинд оршин суудаг атомууд Е n . Доод E n түвшинд байрлах атом нь гэрлийн квантыг шингээж, E m дээд түвшинд шилжинэ. Резонансын шингээлт нь гэрлийн инерцээс сэргийлдэг. Атомын систем эцэстээ гэрэл үүсгэх эсэх нь тухайн бодист аль атом илүү байгаагаас хамаарна. Үүсэхийн тулд дээд түвшний атомын тоо N m, тэдгээрийн хооронд шилжилт явагдаж буй доод түвшний атомын тоо N n-ээс их байх шаардлагатай.

Байгалийн нөхцөлд аль ч температурт өндөр түвшний тоосонцор доод түвшнийхээс цөөн байдаг. Тиймээс ямар ч бие хичнээн хүчтэй халсан ч албадан шилжилтийн улмаас гэрэл үүсгэхгүй.

Тохиромжтой гэрлийг бий болгохын тулд сонгосон хоёр түвшний дээд нэг нь доод түвшнээс илүү хүн амтай байхын тулд тусгай арга хэмжээ авах шаардлагатай. Энергийн өндөр түвшний аль нэг дэх атомын тоо нь доод энергийн түвшний атомын тооноос их байх бодисын төлөвийг гэнэ. идэвхтэй, эсвэл тэмдэгт урвуу байдал (давж заалдах) популяци. Тиймээс уялдаа холбоотой гэрлийн үүслийг өдөөхөд популяцийн урвуулалт хос түвшний хувьд зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд тэдгээрийн хоорондох шилжилт нь үүсэх давтамжтай тохирч байна.

Лазер үүсгэхийн тулд шийдэх ёстой хоёр дахь асуудал бол асуудал юм санал хүсэлт.Гэрэл нь атомын ялгаруулалтыг хянахын тулд ялгарсан гэрлийн энергийн нэг хэсэг нь ажлын бодисын дотор байнга үлдэж, улам олон шинэ атомууд хүчээр гэрэл ялгаруулахад хүргэдэг. Энэ нь тольны тусламжтайгаар хийгддэг. Хамгийн энгийн тохиолдолд ажлын бодисыг хоёр тольны хооронд байрлуулсан бөгөөд тэдгээрийн нэг нь тунгалаг байдаг (Зураг 2). Атомын аяндаа шилжилтийн үр дүнд аль ч газарт ялгардаг гэрлийн долгион нь ажлын бодисоор тархах үед өдөөгдсөн ялгаруулалтын улмаас нэмэгддэг. Тунгалаг толинд хүрсний дараа гэрэл хэсэгчлэн дамжин өнгөрөх болно. Гэрлийн энергийн энэ хэсэг нь гаднах лазераар ялгардаг бөгөөд үүнийг ашиглаж болно. Хагас тунгалаг толинд туссан гэрлийн нэг хэсэг нь фотонуудын шинэ нуранги үүсгэх болно. Энэ нуранги нь өдөөгдсөн ялгаруулалтын шинж чанараас шалтгаалан өмнөхөөсөө ялгаатай байх болно.

Зураг 2. Когерент гэрэл үүсгэх өдөөх хэлхээ

Гэхдээ тайлбарласан хоёр нөхцөлийн биелэлт хангалтгүй хэвээр байна. Гэрэл үүсэхийн тулд идэвхтэй бодисын олз хангалттай их байх ёстой. Энэ нь тодорхой утгаас хэтэрсэн байх ёстой, гэж нэрлэдэг босго. Үнэн хэрэгтээ тунгалаг толинд туссан гэрлийн урсгалын нэг хэсгийг буцааж тусга. Толин тусгалуудын хоорондох зайг хоёр дахин нэмэгдүүлэх (нэг дамжуулалт) нь тунгалаг толинд буцаж ирэх гэрлийн энерги өмнөх үеийнхээс багагүй байх ёстой. Зөвхөн дараа нь гэрлийн долгион нь гарцаас гарц руу ургаж эхэлнэ. Хэрэв тийм биш бол хагас тунгалаг толины хоёр дахь дамжуулалтын үед өмнөх мөчөөс бага энерги хүрэх болно, гурав дахь дамжуулалтад бүр бага байх гэх мэт. Гэрэлтүүлгийн урсгал бүрэн унтрах хүртэл сулрах үйл явц үргэлжилнэ. Хагас тунгалаг толины тусгалын коэффициент бага байх тусам ажлын бодисын босго олшруулалт их байх ёстой нь тодорхой байна.

Тиймээс, уялдаатай гэрлийн эх үүсвэрийг бий болгохын тулд дараахь шаардлагыг хангасан байх шаардлагатай.

танд урвуу популяци бүхий ажлын бодис хэрэгтэй, зөвхөн дараа нь та албадан шилжилтийн улмаас гэрлийн өсгөлтийг авах боломжтой;

ажлын бодисыг санал хүсэлтийг өгдөг тольны хооронд байрлуулах ёстой;

ажлын бодисын өгсөн олз, энэ нь ажлын бодис дахь өдөөгдсөн атом эсвэл молекулын тоо нь хагас тунгалаг толины тусгалын коэффициентээс хамаарах босго утгаас их байх ёстой гэсэн үг юм.

Урвуу үүсгэх арга замууд.Урвуу үүсгэх (идэвхтэй орчинг шахах) хэд хэдэн арга байдаг: оптик, дулааны, химийн, электрон цацраг ашиглах, бие даасан цахилгаан цэнэгийг ашиглах гэх мэт.

Дээрх аргуудаас бид оптик шахах, бие даасан цахилгаан цэнэгийг ашиглан шахах аргыг авч үзье.

Эхний аргабүх нийтийнх бөгөөд янз бүрийн идэвхтэй орчинг өдөөхөд ашигладаг - диэлектрик талст, шил, шингэн, хийн хольц. Оптик өдөөлтийг бусад шахуургын аргуудын салшгүй элемент (жишээлбэл, цахилгаан ионжуулалт ба химийн) нэгэн адил ашиглаж болно.

Хоёр дахь арга замховордсон хийн идэвхтэй орчинг шахахад ашигладаг.

Энэ хоёр арга нь бусадтай адил импульс, тасралтгүй шахах боломжийг олгодог. Оптик аргын тусламжтайгаар хий ялгаруулдаг флаш чийдэн эсвэл тасралтгүй шатдаг чийдэнг ашиглаж болно. Цахилгаан цэнэг ашиглан шахах үед импульсийн болон суурин цэнэгийг ашигладаг. Импульсийн шахуургын үед өдөөх энерги нь идэвхтэй элементэд хэсэгчлэн (импульс) ордог бөгөөд тасралтгүй шахах үед энэ нь тасралтгүй (тогтвортой) байдаг.

Импульсийн шахуурга (тасралтгүй шахуургатай харьцуулахад) хэд хэдэн давуу талтай, учир нь энэ нь ихэнх идэвхтэй орчинд үүсэх боломжийг олгодог, техникийн үүднээс хэрэгжүүлэхэд хялбар бөгөөд бага зэрэг халаалттай тул идэвхтэй элементийг албадан хөргөх шаардлагагүй байдаг. . Импульсийн шахуургын үед янз бүрийн горим үүсгэх боломжтой; лазерын цацраг нь нэг гэрлийн импульс эсвэл импульсийн дараалал хэлбэрээр үүсдэг. Үүний зэрэгцээ цаг хугацаа, орон зайд цацрагийн эрчим хүчний өндөр концентрацийг олж авдаг (10 12 Вт хүртэл хүчирхэг гэрлийн импульс).

Оптик шахах үед идэвхтэй төвүүдийн өдөөлт нь тусгай гэрлийн эх үүсвэрээс цацраг туяа шингээх үр дүнд үүсдэг.

Бие даасан цахилгаан гүйдэлээр шахагдах үед идэвхтэй төвүүдийн чөлөөт плазмын электронуудтай уян харимхай бус мөргөлдөөний үр дүнд дээд давхарга нь суурьшдаг.

Цахилгаан ионжуулах шахах үед хийн молекулуудын чичиргээний төлөвийг өдөөдөг хурдан электронууд (ялангуяа азот ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл) нь өөрөө тогтворгүй ялгадас биш, харин ионжуулагч цацраг, хурдасгах гадаад талбайн нөлөөн дор үүсдэг. Хурдасгуурын электрон цацрагийг ионжуулагч цацраг болгон ашигладаг.

Тиймээс аливаа лазер нь идэвхтэй элемент, оптик хөндий, шахах систем гэсэн гурван үндсэн хэсгээс бүрдэнэ. Лазерын функциональ диаграммыг 3-р зурагт үзүүлэв.

Зураг 3. Лазерын функциональ схем: 1 – идэвхтэй элемент; 2 - резонатор толь; 3 - резонатор элемент; 4 - шахах систем

Хатуу төлөвт лазерууд. Хатуу төлөвт лазерууд нь идэвхтэй орчин нь диэлектрик болор эсвэл ионтой шил бөгөөд идэвхтэй төвийн үүрэг гүйцэтгэдэг лазер юм.

Хатуу төлөвт лазерын оптик шахах схемийг 4-р зурагт үзүүлэв. Хийн ялгаруулах флаш чийдэн 2 (шахах эх үүсвэр) нь шулуун цилиндр хэлбэртэй бөгөөд идэвхтэй элемент 1-тэй зэрэгцээ байрлуулсан байна. Дэнлүү болон идэвхтэй элементийг тусгал 3-ын дотор хэсэг бүрт перпендикуляр байдлаар суурилуулсан. цилиндрийн тэнхлэг нь тэдгээр нь эллипсийн голомтод байрладаг. Үүний үр дүнд нэг фокусаас гарч буй гэрлийн туяа зууван гадаргуугаас ойсны дараа идэвхтэй элемент дээр унаж, хамгийн их анхаарал төвлөрүүлдэг. Хоёр чийдэнгийн тусгал ашиглан илүү их лазер гаралтын хүчийг олж авдаг.

Зураг 4. Хатуу төлөвт лазер дахь оптик шахах схем: 1 - идэвхтэй элемент, 2 - флэш чийдэн (насосны эх үүсвэр), 3 - цацруулагч

Хатуу төлөвт лазерын хувьд оптик резонаторууд нь идэвхтэй элементүүдийн эсрэг тал бөгөөд тэдгээрийн дээр металл давхарга тогтдог.

Бадмаараг дээр анх удаа лазер үүслийг олж авсан. бадмаараг нь индранил Al 2 O 3-д бага хэмжээний Cr 2 O 3 уусгаснаар үүсдэг. Ягаан өнгө нь Cr 3+ ионуудын шингээлтийн өргөн зурвастай холбоотой бөгөөд энэ нь шахах үед улаан бүсэд лазер шилжилтийг авах боломжтой болгодог. Өрөөний температурт лазерын цацрагийн долгионы урт нь 0.6943 микрон байна.

Рубин талстууд нь өндөр механик хүч чадал, дулаан дамжуулалттай байдаг. Талстуудын эдгээр чанар, түүнчлэн урт ба хөндлөн огтлолын хувьд бараг ямар ч урт, диаметртэй ембүү ургах боломжийн ачаар бадмаараг лазер өргөн тархсан.

Рубин лазеримпульс эсвэл тасралтгүй горимд ажиллах. Үр ашиг багатай (~0.1%) тул CW бадмаараг лазер нь бусад CW хатуу төлөвт лазеруудтай харьцуулахад хэмнэлтгүй байдаг. Лазерыг спираль эсвэл шугаман ксенон флаш чийдэнгээр шахдаг.

Итриум хөнгөн цагаан анар лазерНеодимийн химийн элементийг нэмснээр (YAG: Nd лазер) нь хангалттай өндөр үр ашигтай, өндөр гаралтын чадалтай, гэрлийн импульсийн давталтын өндөр хурдтай хэт халдаггүй тул бүх хатуу төлөвт лазеруудын дунд хамгийн өргөн хэрэглээг олсон. . YAG:Nd лазерын цацрагийн долгионы урт нь 1.06 μм байна. Лазерыг ксенон эсвэл криптон чийдэнгээр шахдаг.

Нэмж дурдахад неодим шилэн лазерыг өргөн ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь 1.06 μм долгионы урттай ойролцоох когерент цацрагийн харьцангуй үр дүнтэй эх үүсвэр юм. Шилэн боловсруулалтын харьцангуй хялбар байдал нь 2 м хүртэл урттай саваа эсвэл 10 см хүртэл хөндлөн хэмжээтэй хавтан хэлбэрээр идэвхтэй элементүүдийг олж авахаас гадна нимгэн хальсан өсгөгч ба шилэн лазерын хэдэн арван загварыг бий болгох боломжийг олгодог. метр урт. Үүнээс шалтгаалан ийм лазерыг нэгдсэн оптик системд ашигладаг.

хийн лазерууд.Эдгээр лазеруудад хийн атомууд эсвэл молекулууд цахилгаан цэнэгийн үед үүссэн чөлөөт электронуудтай мөргөлдөх үед өдөөгдсөний улмаас популяцийн түвшний инверси үүсдэг. Хийн ялгаруулах лазер дахь даралтыг зуунаас хэдэн мм м.у.б хүртэл сонгоно. Бага даралттай үед цахилгаан талбараар хурдассан электронууд атомуудтай мөргөлдөх нь маш ховор байдаг. Энэ тохиолдолд атомын иончлол, өдөөлт хангалттай хүчтэй биш юм. Өндөр даралттай үед эдгээр мөргөлдөөн нь эсрэгээрээ хэтэрхий олон удаа болдог. Үүнээс болж электронууд цахилгаан талбарт хангалттай хурдасч, атомыг ионжуулах, өдөөхөд шаардлагатай энергийг олж авах цаг хугацаа байдаггүй, жишээлбэл. мөргөлдөөний үр дүн багасна.

Хий ялгаруулах лазер нь саармаг атом лазер, ион лазер, молекул лазер гэсэн гурван төрөл байдаг. Тэд бие биенээсээ популяцийн урвуу үүсэх механизм болон үүссэн долгионы уртын мужид ялгаатай байдаг. Хүрээний ялгаа нь төвийг сахисан атом, молекул, ионуудын энергийн спектрийн ялгаатай байдлаас шалтгаална.

Гели ба неон (10:1) холимогоос бүрдэх идэвхтэй элемент бүхий лазерууд - Хэ-Не-лазер нь атомын шилжилтийн үед хий ялгарах бөгөөд 0.6328 микрон долгионы урттай цацраг үүсгэдэг.

Аргон ба криптон ион лазерууд нь спектрийн харагдахуйц болон ойролцоох хэт ягаан туяаны бүсэд хамгийн хүчирхэг CW лазер юм. Дүрмээр бол аж үйлдвэрийн төхөөрөмжүүд нь 0.5 мкм-ийн бүсэд 10-20 Вт, 0.35 мкм орчимд 1-2 Вт чадалтай, лазерын үр ашиг 0.1% -иас хэтрэхгүй байна.

Бусад хийн лазеруудтай харьцуулахад нүүрстөрөгчийн давхар ислийн лазер (CO 2 лазер) нь цахилгааныг цацрагийн энерги болгон хувиргах хамгийн өндөр үр ашигтай (40% хүртэл) байдаг. Тэдгээр нь өндөр хүчин чадалтай ажиллахад хялбар тул үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг.

Зураг 6. Цэнэглэх хэсэг ба резонаторын ажлын эзлэхүүнийг тусгаарласан CO 2 лазерын төхөөрөмж: 1 - азотын шахуургын систем, 2 - цахилгаан ялгаруулах талбай, 3 - резонаторын ажлын хэмжээ, 4 - резонаторын гаралтын толь, 5 - нүүрстөрөгчийн давхар ислийн шахуургын систем

CO 2 лазерын идэвхтэй орчин нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хий, молекул азот, бага хэмжээний гели, усны уурын холимогоос бүрдэнэ. Лазер нь гялалзсан ялгадасаар өдөөгддөг. Лазер (Зураг 6) нүүрстөрөгчийн давхар исэл 5 ба азот 1-ийг шахах тусдаа системтэй. Ажлын хялгасан судас 2-ын цахилгаан ялгарах бүсэд орж буй азотын молекулууд электронтой мөргөлдөхөд өдөөгддөг. Дараа нь тэд резонатор 3-ын ажлын эзэлхүүн рүү орж, өдөөгдөөгүй CO 2 молекулуудтай холилдож, эрчим хүчээ тэдэнд шилжүүлдэг.

CO 2 лазер нь 0.940 ба 1.040 μм долгионы урттай цацраг үүсгэдэг бөгөөд тасралтгүй болон импульсийн горимд ажиллах боломжтой. Эхний тохиолдолд лазер нь цилиндр хоолойд уртааш цахилгаан гүйдэлээр өдөөгддөг. 800 Вт хүртэл хүчин чадалтай үйлдвэрлэлийн бүх cw CO 2 лазерууд ийм байдлаар зохион байгуулагдсан. Хоёрдахь тохиолдолд CO 2 лазер нь 2 кЖ хүртэл энергитэй импульс үүсгэж, цахилгаан ионжуулах лазер нь 2 кЖ-ээс их энергитэй байдаг.

химийн лазер.Цахилгаан гүйдэлээс гадна хийн лазер дахь атом, молекулын түвшний популяцийн урвуу байдал нь өдөөгдсөн төлөвт атомууд эсвэл радикалууд үүсдэг химийн урвалын үр дүнд үүсч болно. Энгийн урвалууд нэлээд удаан явагддаг тул популяцийн урвуу үүсгэхэд тохиромжгүй байдаг. Хангалттай өдөөгдсөн атомууд хуримтлагдахаас өмнө үндсэн төлөвт орох цаг гарах бөгөөд лазер ажиллахгүй болно. Энэ шалтгааны улмаас химийн лазер нь зөвхөн молекулуудын фотодиссоциаци (гэрлийн нөлөөн дор молекул хэд хэдэн хэсэгт задрах), дэлбэрэлт, атом эсвэл молекулуудын мөргөлдөх цацраг дахь атом эсвэл молекулуудын хоорондох химийн урвал зэрэг хурдан урвал дээр ажиллах боломжтой. янз бүрийн бодисуудаас. Популяцийн инверцийг бий болгох химийн арга нь маш өндөр үр ашиг, гаралтын чадал бүхий лазерыг бий болгох боломжийг олгодог. CF 3 J молекулуудын фото диссоциаци дээр суурилсан лазер нь 65 Ж хүртэл импульсийн энерги бүхий өндөр гэрлийн хүчийг (50 кВт хүртэл) үүсгэдэг. Тэсрэх лазер нь ялангуяа өндөр хүчийг үүсгэдэг.

Лазер технологийн суурилуулалтын төхөөрөмж.Одоогийн байдлаар электрон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх технологид төрөл бүрийн лазер технологийн суурилуулалтыг ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь зорилгоос үл хамааран нийтлэг бүтцийн диаграммтай, ижил төстэй бүтцийн элементүүдтэй байдаг (Зураг 7).

Лазер 2 нь технологийн процессын хэрэгжилтийг хангадаг эрчим хүчний гол эх үүсвэр юм. Оптик систем 5 нь лазерын цацрагийг 4 гэрлийн туяанд төвлөрүүлж, боловсруулах объект руу чиглүүлдэг 7. Үүнээс гадна оптик систем 5 нь ажлын хэсгийн цацрагтай харьцуулахад байрлалыг нүдээр хянах, ажлын явцыг хянахад ашиглагддаг. үйл явц, түүний үр дүнг үнэлэх. Төхөөрөмжийн 8-ын тусламжтайгаар ажлын хэсэг 7 нь технологийн процессын явцад хөдөлж, урьдчилан тогтоосон байрлалд бэхлэгдэж, боловсруулалтын дараа эд ангиудыг өөрчилдөг.

Технологийн зарим үйл явц нь тодорхой нөхцлийг бүрдүүлэхийг шаарддаг (жишээлбэл, тодорхой технологийн орчинг ажлын талбайд нийлүүлэх). Үүний тулд уг суурилуулалт нь гагнуурын үед инертийн хий нийлүүлэх боломжийг олгодог тохирох төхөөрөмжийг 10-аар хангадаг.

Зарим тохиолдолд лазерын эмчилгээний үр нөлөөг нэмэгдүүлэхийн тулд механик эсвэл цахилгаан соронзон энергийг эмчилгээний бүсэд нэвтрүүлдэг. Хосолсон процессуудыг (хийн лазер хайчлах, нүхний лазерын оч боловсруулах гэх мэт) гүйцэтгэх нь угсралтын ажилд оруулсан нэмэлт эрчим хүчний эх үүсвэрээр 6 хангагдана. Ажлын хэсгийн хөдөлгөөн ба лазерын байрлалыг программ хангамжийн төхөөрөмж 1. Цацраг туяаг мэдрэгч 3, боловсруулах бүсийн температур, ажлын хэсгийн гадаргуугийн төлөвийг мэдрэгч 9-ээр хянадаг. нэмэлт, параметрүүдийг засах эсвэл үйл ажиллагааг зогсооно.

Зураг 7. Лазерын технологийн суурилуулалтын бүтцийн диаграмм: 1 - програм хангамжийн төхөөрөмж, 2 - лазер, 3 - цацрагийн параметрийн мэдрэгч, 4 - лазерын цацраг, 5 - оптик систем, 6 - туслах энергийн эх үүсвэр, 7 - ажлын хэсэг, 8 - бэхэлгээний төхөөрөмж. ажлын хэсгийн эд ангиудыг хөдөлгөх, 9 - процессын параметрийн мэдрэгч, 10 - процессын шингэний хангамжийн төхөөрөмж

Лазер нь бидний өдөр тутмын амьдралын нэг хэсэг байсаар ирсэн. Нэг талаас бараг бүх гэр, ажил дээр хүн бүрийн хэрэглэж заншсан лазер принтер байдаг. Нөгөөтэйгүүр, лазер сэлэм нь Оддын дайныг анх удаа (мөн анх удаа биш) үзэж буй хүмүүсийн төсөөллийг өдөөсөн хэвээр байна. Энэ нийтлэлд бид лазер гэж юу болохыг анхан шатны түвшинд шинжлэхээс гадна энэхүү төвөгтэй ойлголтын физик үндсийг авч үзэх болно.

Лазер гэж юу вэ?

Хөгжилтэй баримт: лазер гарч ирэхээс өмнө масерууд байсан гэдгийг та мэдэх үү?

Масер - когерент богино долгионыг ялгаруулдаг квант генератор (сантиметрийн долгион)

Масер бол англи хэлний товчлол юм м богино долгионыа үржүүлэхbyс загварчилсанд эрхэм зорилго-ийнr цацраг,Энэ нь орчуулгад "бичил долгионыг өдөөгдсөн ялгаруулалтын тусламжтайгаар өсгөх" гэсэн утгатай. Масерыг лазераас хэдэн жилийн өмнө буюу 1950-иад онд зохион бүтээжээ.

Масер ба лазерууд ижил зарчмаар ажилладаг. Үүний ялгаа нь мазерууд өөр өөр хүрээний долгионыг өсгөдөг. Масер нь богино долгионы олшруулалт, лазер нь гэрэл, өөрөөр хэлбэл харагдах долгионы уртыг өсгөх явдал юм.

лазер (аас шөнөа үржүүлэхbyс загварчилсанд эрхэм зорилго-ийнr цацраг -"Өдөөгдсөн ялгаруулалтаар гэрлийг өсгөх") нь насосны энергийг монохромат, туйлширсан, нарийн чиглэлтэй цацрагийн урсгалын энерги болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм.

Лазерын ажиллах зарчмыг ойлгохын тулд эдгээр бүх алдартай үгсийн дотроос хоёрыг ялгах хэрэгтэй. "Өдөөгдсөн ялгаруулалт" . Энэ бол лазерын үйл ажиллагааны үндэс суурь юм.

Энэ бол лазерын үйл ажиллагааны үндэс нь өдөөгдсөн ялгаралтын үзэгдэл юм. Ямар учиртай юм бэ?

Өдөөгдсөн ялгаруулалт

Атом нь янз бүрийн энергийн төлөвт байж болохыг бид мэднэ. Хамгийн энгийн тохиолдолд зөвхөн хоёр төлөв байдаг - газар ба сэтгэл хөдөлсөн. Электронууд атомын цөмийг тойрон эргэдэг тойрог замд тодорхой энергитэй тохирдог. Тодорхой нөхцөлд электрон нэг тойрог замаас нөгөө тойрог руу үсэрч, буцаж чаддаг. Тэдгээр. Цөмийг тойрон эргэлдэж буй электронууд нэг энергийн түвшингээс нөгөөд шилжих боломжтой. Түүнээс гадна, хэрэв электрон өндөр энергийн түвшнээс доод түвшинд шилжих юм бол энерги ялгардаг. Доод түвшнээс дээд түвшинд эсвэл эсрэгээр шилжихийн тулд электронд энерги өгөх ёстой.

Одоо бидэнд өдөөгдсөн төлөвт атом байгаа бөгөөд атомын түвшний энергийн зөрүүтэй тэнцэх энергитэй фотон түүнийг цохиж байна гэж төсөөлье. Энэ тохиолдолд манай атом яг ижил фотоныг ялгаруулж, электрон өндөр энергийн түвшнээс доод түвшинд шилжих болно. Энэ бол албадан ялгаруулалт юм. Мөн өдөөгдсөн атом аяндаа фотон ялгаруулах үед аяндаа ялгарах ялгарал байдаг.

Энэ үзэгдэл лазер дээр хэрхэн ажилладаг вэ?

Ус шахах систем, ажиллах орчин, оптик хөндийгөөс бүрдсэн хамгийн энгийн лазерыг төсөөлөөд үз дээ. Ус шахах систем нь цацрагийн энерги болж хувирах ажлын орчинд энерги өгөх, энергийн түвшний популяцийн урвуу байдлыг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай. Жишээлбэл, хэрэв манай лазерын ажлын хэсэг нь зөвхөн хоёр энергийн төлөвтэй атомууд юм бол лазер ажиллахын тулд өдөөгдсөн атомын тоо өдөөгдээгүй атомуудын тооноос давах шаардлагатай. Популяцийн инверси нь лазераар цацраг үүсгэх үндэс суурь болдог. Та манай зохиолчдын тойм нийтлэлээс болно.

Лазерын ажлын хэсэг нь хийтэй хатуу болон шингэн аль аль нь байж болно. Эдгээр бүх төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагааны физик мөн чанар ижил хэвээр байна. Дашрамд хэлэхэд, дэлхийн анхны лазер нь бадмаараг, өөрөөр хэлбэл. ажиллах хэрэгсэл болгон бадмаараг болор байсан.

Популяцийн урвуу байдалд хүрэхэд ажлын орчны өдөөгдсөн атомууд фотон (аяндаа ялгарах) ялгаруулж эхэлдэг. Үйл явц зогсохгүйн тулд санал хүсэлтийг өгөх ёстой. Хамгийн энгийн тохиолдолд оптик резонаторын үүргийг хоёр толь гүйцэтгэдэг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь фотонуудын нэг хэсгийг (хагас тунгалаг) дамжуулдаг, хоёр дахь нь тусгадаг. Ийнхүү ялгарсан фотонуудын тодорхой хэсэг нь ажлын орон зайд үлдэж, улам олон шинэ атомын цацрагийг өдөөдөг бөгөөд үүнээс үйл явц нь нуранги шиг хөгжиж, лазер гэрэлтдэг.

Энэ нийтлэлийг уншсаны дараа та бага зэрэг мэдлэгтэй болсон гэж найдаж байна. Хэрэв танд лазерын талаар илүү гүнзгий бөгөөд үндсэн асуулт байгаа бол та нарын дунд ямар ч үед тэдэнд хариулахад бэлэн хүмүүс байдаг гэдгийг санаарай.

Амжилт хүсье, хүч тантай хамт байх болтугай!