Qattiq holli lazer - Solid-state laser

A qattiq holatdagi lazer a lazer ishlatadigan o'rtacha daromad olish bu qattiq, a o'rniga suyuqlik kabi bo'yoq lazerlari yoki a gaz kabi gaz lazerlari. Yarimo'tkazgich asosli lazerlar ham qattiq holatda bo'ladi, lekin odatda qattiq holatdagi lazerlardan alohida sinf sifatida qaraladi (qarang. Lazer diodasi ).

Qattiq davlat ommaviy axborot vositalari

Qo'shimcha ma'lumotlar: Lazer turlarining ro'yxati § qattiq jismlar lazerlari

Odatda, qattiq holatdagi lazerning faol muhiti a dan iborat stakan yoki kristalli "xost" materiali, unga "" qo'shiladidopant " kabi neodimiy, xrom, erbiy,[1] tulium[2] yoki itterbium.[3] Keng tarqalgan dopantlarning ko'pi noyob tuproq elementlari, chunki bunday ionlarning hayajonlangan holatlari ularning kristalli panjaralarining issiqlik tebranishlari bilan birlashtirilmaydi (fononlar ) va ularning operatsion chegaralar ga nisbatan past intensivlikda erishish mumkin lazerli nasos.

Lazer ta'siriga erishilgan yuzlab qattiq jismlarning ommaviy axborot vositalari mavjud, ammo nisbatan kam turlari keng qo'llanilmoqda. Ulardan, ehtimol, eng keng tarqalgani neodimiyum aralashtirilgan itriyum alyuminiy granatasi (Nd: YAG). Neodimiyum aralashtirilgan shisha (Nd: stakan) va yterbium-dopingli stakan yoki keramika juda yuqori quvvat darajalarida ishlatiladi (teravotlar ) va yuqori energiya (megajoulalar ), ko'p nurli uchun inertial qamoqdagi birlashma.

Lazerlar uchun ishlatiladigan birinchi material bu edi sintetik yoqut kristallari. Ruby lazerlari hali ham bir nechta dasturlar uchun ishlatiladi, ammo ular kam energiya samaradorligi tufayli keng tarqalgan emas. Xona haroratida yoqut lazerlari faqat qisqa zarbalarni chiqaradi, lekin kriogen haroratni ular doimiy ravishda impulslar poezdini chiqarish uchun qilishlari mumkin.[4]

Ba'zi qattiq holatdagi lazerlar ham bo'lishi mumkin sozlanishi ishlaydigan bir nechta intrakavitatsiya usullaridan foydalangan holda etalonlar, prizmalar va panjara yoki ularning kombinatsiyasi.[5] Titan bilan ishlangan safir 660 dan 1080 gacha bo'lgan keng sozlash oralig'ida keng qo'llaniladi nanometrlar. Aleksandrit lazerlar 700 dan 820 nm gacha sozlanishi va titanga qaraganda yuqori energiyali impulslarni hosil qiladi.safir lazer, chunki energiya olish muddati ancha yuqori va undan yuqori zarar chegarasi.

Nasos

Qo'shimcha ma'lumotlar: Lazerli nasos

Qattiq holat ommaviy axborot vositalarini lasing qilish odatda optik pompalanadi yoki a dan foydalanib chirog ' yoki boshq chiroq, yoki tomonidan lazer diodlari. Diyot bilan ishlaydigan qattiq holatdagi lazerlar ancha samarali bo'lishga moyildir va yuqori quvvatga sarflanadigan xarajat sifatida ancha keng tarqalgan yarimo'tkazgichli lazerlar kamaydi.

Tartibni qulflash

Tartibni qulflash qattiq jismlarning lazerlari va tolali lazerlar keng qo'llanmalarga ega, chunki katta energiyali ultra qisqa zarbalarni olish mumkin. Tartibli shkaf sifatida keng ishlatiladigan to'yingan absorberlarning ikki turi mavjud: SESAM,[6][7][8] va SWCNT. Grafen ham ishlatilgan.[9][10][11] Ushbu materiallar chiziqli bo'lmagan optik xatti-harakatlardan foydalaniladi to'yingan yutilish lazerni qisqa pulslarni hosil qilish uchun.

Joriy dasturlar va ishlanmalar

Qattiq jismlarning lazerlari ixtiyoriy qurol sifatida ishlab chiqilmoqda F-35 chaqmoq II va operatsion holatiga yaqinlashmoqda,[12][13][14] shuningdek, joriy etish Northrop Grumman FIRESTRIKE lazer qurol tizimi.[15][16] 2011 yil aprel oyida Amerika Qo'shma Shtatlari dengiz kuchlari yuqori energiyali qattiq holatdagi lazerni sinovdan o'tkazdi. Aniq diapazon tasniflangan, ammo ularning aytishicha, u "bir necha mil uzoqlikda emas".[17][18]

Uran -doping qilingan kaltsiy ftoridi 1960 yilda ixtiro qilingan qattiq jismlarning lazerining ikkinchi turi edi. Piter Sorokin va Mirek Stivenson at IBM laboratoriyalar Yorktown balandligi (AQSh) qisqa vaqt ichida 2,5 mikron lasing darajasiga erishdi Mayman "s yaqut lazer.

AQSh armiyasi 58 kVt quvvatli tolali lazer yordamida yuk mashinalariga o'rnatilgan lazer tizimini sinovdan o'tkazishga tayyorlanmoqda.[19] Lazerning kattalashtirilishi dronlardan tortib to turli darajadagi quvvatdagi ulkan kemalarga qadar foydalanishni ochib beradi. Yangi lazer mavjud energiyaning 40 foizini o'z nuriga soladi, bu qattiq jismlar lazerlari uchun juda yuqori hisoblanadi. Ko'proq harbiy transport vositalari va yuk mashinalari lazer kabi dasturlar uchun elektr energiyasini ishlab chiqaradigan rivojlangan gibrid dvigatel va harakatlantiruvchi tizimlardan foydalanganligi sababli, dasturlar yuk mashinalari, dronlar, kemalar, vertolyotlar va samolyotlarda ko'payishi mumkin.[19]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Singh, G.; Purnavirman; Bredli, J. D. B.; Li, N .; Magden, E. S .; Moresko, M .; Adam, T. N .; Lik, G.; Coolbaugh, D .; Uotts, M. R. (2016). "Tarqatilgan Bragg reflektorli bo'shliqlaridan foydalangan holda rezonansli nasosli erbium-doped to'lqin qo'llanma lazerlari". Optik xatlar. 41 (6): 1189–1192. Bibcode:2016OptL ... 41.1189S. doi:10.1364 / OL.41.001189. PMID  26977666.
  2. ^ Su, Z.; Li, N .; Magden, E. S .; Berd, M .; Purnavirman; Adam, T. N .; Lik, G.; Coolbaugh, D .; Bredli, J.D .; Uotts, M. R. (2016). "Kremniyga monolitik tarzda o'rnatilgan ultra ixcham va past polli tulium mikrokavitli lazer". Optik xatlar. 41 (24): 5708–5711. Bibcode:2016OptL ... 41.5708S. doi:10.1364 / OL.41.005708. PMID  27973495.
  3. ^ Z. Su, J. D. Bredli, N. Li, E. S. Magden, Purnavirman, D. Koulman, N. Fahrenkopf, C. Bayokko, T. Adam, G. Lik, D. Kulbaux, D. Vermeulen va M. R. Uotts (2016) "Ultra-ixcham CMOS-mos Ytterbium Microlaser", Integratsiyalashgan fotonika tadqiqotlari, Silikon va Nanofotonika 2016 y, IW1A.3.
  4. ^ "BTL tomonidan doimiy ravishda qattiq holatdagi lazer operatsiyasi aniqlandi" (PDF). Astronavtika: 74. 1962 yil mart.
  5. ^ N. P. Barns, O'tish metallining qattiq holatdagi lazerlari, yilda Lazerlarni sozlash uchun qo'llanma, F. J. Duarte (Ed.) (Akademik, Nyu-York, 1995).
  6. ^ H. Zhang va boshq., "Ikki sinuvchan bo'shliq tolali lazerda o'zaro qutblanish birikmasi natijasida hosil bo'lgan induktiv solitonlar" Arxivlandi 2011 yil 7-iyul kuni Orqaga qaytish mashinasi, Opt. Lett., 33, 2317–2319. (2008).
  7. ^ D. Y. Tang va boshq., "Elyaf lazerida yuqori darajadagi polarizatsiyalash bilan yopilgan vektor solitonlarini kuzatish" Arxivlandi 2010 yil 20 yanvar Orqaga qaytish mashinasi, Jismoniy tekshiruv xatlari, 101, 153904 (2008).
  8. ^ L. M. Zhao va boshq., "Elyaf halqali lazerda vektor solitonlarini polarizatsiya aylanishini blokirovkalash" Arxivlandi 2011 yil 7-iyul kuni Orqaga qaytish mashinasi, Optika Express, 16,10053–10058 (2008).
  9. ^ H. Chjan; D. Yang Tang; L. M. Zhao; Q. L. Bao; K. P. Loh (2009). "Erbiyumli dopingli tolali lazerni atomik qatlamli grafen bilan katta energiya rejimida blokirovka qilish" (PDF). Optika Express. 17 (20): 17630–5. arXiv:0909.5536. Bibcode:2009OExpr..1717630Z. doi:10.1364 / OE.17.017630. PMID  19907547. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2011 yil 17-iyulda.
  10. ^ Xan Chjan; Qiaoliang Bao; Dingyuan Tang; Luming Zhao va Kianping Loh (2009). "Grafen-polimer kompozit rejim shkafi bilan katta energiya solitonli erbium-doping tolali lazer" (PDF). Amaliy fizika xatlari. 95 (14): P141103. arXiv:0909.5540. Bibcode:2009ApPhL..95n1103Z. doi:10.1063/1.3244206. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2011 yil 17-iyulda.
  11. ^ "Grafen: rejim bilan qulflangan lazerlar". NPG Osiyo materiallari. 2009 yil 21 dekabr. doi:10.1038 / asiamat.2009.52.
  12. ^ Fulghum, Devid A. "F-35 va AC-130 uchun ishlab chiqarilayotgan lazerlar." Aviatsiya haftaligi va kosmik texnologiyalar, (2002 yil 8-iyul). Kirish sanasi: 2006 yil 8 fevral.
  13. ^ Morris, Jefferson. "Lockheed Martinning ta'kidlashicha, JSF lazeri uchun juda yaxshi muammo." Aerospace Daily, 26 sentyabr 2002 yil. Kirish sanasi: 2007 yil 3 iyun.
  14. ^ Fulghum, Devid A. "Operator holatiga yaqin lazerlar, HPM qurollari." Aviatsiya haftaligi va kosmik texnologiyalar, 2002 yil 22-iyul. Kirish sanasi: 2006 yil 8-fevral.
  15. ^ "Northrop Grumman press-relizi". Arxivlandi asl nusxasi 2008 yil 8-dekabrda. Olingan 13 noyabr 2008.
  16. ^ "Ro'yxatdan o'tish bo'yicha press-reliz". Olingan 14 noyabr 2008.
  17. ^ "AQSh dengiz kuchlarining lazer sinovi qaroqchilarga issiqlik keltirishi mumkin". Fox News. 2011 yil 13 aprel.
  18. ^ Kaplan, Jeremi A. (2011 yil 8-aprel). "Dengiz kuchlari yangi lazerli qurolni namoyish etishdi". Fox News.
  19. ^ a b Taker, Patrik (2017 yil 16 mart). "AQSh armiyasi bir necha oy ichida yuk mashinalariga o'rnatilgan yangi kuchli lazerni sinovdan o'tkazadi'". Mudofaa biri. Olingan 13 avgust 2017.
  • Koechner, Valter (1999). Qattiq jismlarning lazer muhandisligi (5-nashr). Springer. ISBN  978-3-540-65064-5.