가장 강력한 레이저 무기는 가스 레이저인가요, 아니면 고체 레이저인가요? 작동 원리는 무엇인가요?
레이저란 레이저 빛을 방출하는 장치이다. 1954년에 최초의 마이크로파 양자 증폭기가 만들어졌고 응집성이 높은 마이크로파 빔이 얻어졌습니다. 1958년 A.L. Schowlow와 C.H. Townes는 마이크로파 양자 증폭기의 원리를 광주파수 범위로 확장하고 레이저를 생성하는 방법을 지적했습니다. 1960년에 T.H. Maiman 등이 최초의 루비 레이저를 만들었습니다. 1961년에 A. Jiawen과 다른 사람들은 헬륨-네온 레이저를 만들었습니다. 1962년에 R.N. Hall과 다른 사람들은 갈륨 비소 반도체 레이저를 만들었습니다. 앞으로는 레이저의 종류가 점점 더 많아질 것입니다. 레이저는 작동 매체에 따라 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 염료 레이저 등 4가지 범주로 나눌 수 있습니다. 최근에는 자유 전자 레이저가 개발되었으며, 레이저 파장은 마이크로파에서 X선까지 넓은 대역을 포괄할 수 있습니다. 작동 모드에 따라 연속형, 펄스형, Q스위치형, 초단펄스형 등 여러 가지 유형이 있습니다. 고출력 레이저는 일반적으로 펄스 출력을 갖습니다. 다양한 유형의 레이저에서 방출되는 레이저 파장은 수천 가지이며, 가장 긴 파장은 마이크로파 대역에서 0.7mm이고 가장 짧은 파장은 극자외선 영역에서 210옹스트롬입니다.
레이저 가공 재료는 입자 수 반전을 달성하고 빛의 유도 방사선 증폭을 생성하는 데 사용되는 재료 시스템을 말하며 때로는 레이저 이득 매체라고도 합니다. 원자 가스, 이온 가스, 분자 가스), 반도체, 액체 및 기타 매체. 레이저 작업 물질의 주요 요구 사항은 작업 입자의 특정 에너지 수준 사이에서 가능한 한 큰 입자 수 반전을 달성하고 전체 레이저 방출 과정에서 이러한 반전을 최대한 효과적으로 유지하는 것입니다. , 작업 물질은 적절한 에너지 준위 구조와 전이 특성을 가져야 합니다.
자유 전자 레이저를 제외하면 다양한 레이저의 기본 작동 원리는 여기(또는 펌핑), 준안정 에너지 레벨의 작동 매체, 공진(공진) 등을 포함합니다. 광학 공진기 참조) 3개 부품. 여기는 작동 매체가 외부 에너지를 흡수하고 들뜬 상태로 여기되어 입자 수 반전을 달성하고 유지하기 위한 조건을 만드는 경우입니다. 여기 방법에는 광학 자극, 전기 자극, 화학적 자극 및 핵에너지 자극이 포함됩니다. 작동 매체는 준안정 에너지 수준을 가지므로 자극 방사선이 우세하므로 광 증폭이 달성됩니다. 공진 공동은 공동 내의 광자가 일관된 주파수, 위상 및 실행 방향을 갖도록 하여 레이저의 방향성과 일관성이 양호하도록 할 수 있습니다.
여기(펌프) 시스템은 레이저 가공 재료에 에너지원을 제공하여 입자 수 반전을 달성하고 유지하는 메커니즘 또는 장치를 의미합니다. 작업 재료 및 레이저 작동 조건에 따라 다양한 여기 방법 및 여기 장치를 채택할 수 있으며 다음과 같은 네 가지 일반적인 방법이 있습니다. ① 광여기(광펌프). 외부 광원의 빛을 사용하여 작업 재료를 조사하여 입자 수 반전을 달성합니다. 전체 여기 장치는 일반적으로 가스 방전 광원(예: 크세논 램프, 크립톤 램프)과 콘덴서로 구성됩니다. ②가스 방전 여기. 이는 가스 작동 물질에서 발생하는 가스 방전 과정을 사용하여 입자 수 반전을 달성합니다. 전체 여기 장치는 일반적으로 방전 전극과 방전 전원 공급 장치로 구성됩니다. ③화학적 자극. 이는 작업 물질 내부에서 발생하는 화학 반응 과정을 사용하여 입자 수 반전을 달성하며, 일반적으로 적절한 화학 반응물과 해당 트리거링 조치가 필요합니다. ④원자력 인센티브. 소규모 핵분열 반응에 의해 생성된 핵분열 파편, 고에너지 입자 또는 방사선을 사용하여 작업 물질을 자극하고 입자 수 반전을 달성합니다.
광학 진동 공동은 일반적으로 특정 기하학적 모양과 광 반사 특성이 특정 방식으로 결합된 두 개의 거울로 구성됩니다. 기능은 다음과 같습니다. ① 광학 피드백 기능을 제공하여 자극 방출 광자가 공동 내에서 여러 번 앞뒤로 이동하여 일관된 지속 진동을 형성할 수 있도록 합니다. ② 출력 레이저가 특정 방향성과 단색성을 갖도록 캐비티 내 왕복 진동 빔의 방향과 주파수를 제한합니다.
진동 공동의 함수 ①은 기하학적 형태(반사 표면의 곡률 반경)와 일반적으로 공동을 형성하는 두 거울의 상대적 조합에 의해 결정되며 함수 ②는 주어진 진동 공동 유형의 쌍에 의해 결정됩니다. 공동 내에서 서로 다른 방향과 주파수로 이동하는 빛은 서로 다른 선택 손실 특성을 갖습니다.
몇 가지 일반적인 레이저와 그 용도는 다음과 같이 소개됩니다.
Nd: YAG 레이저, 1064nm, 고체 레이저, 최대 출력 1000W의 연속 레이저. 레이저 절단 금속에 사용됩니다.
Ho: 눈에 안전한 2097nm 및 2091nm 레이저를 생산하는 고체 레이저인 YAG는 레이더 및 의료 응용 분야에 적합합니다.
He-Ne 레이저, 632.8nm, 가스 레이저, 수 mW 출력, 시준, 포지셔닝, 홀로그래피 등에 사용됩니다.
CO2 레이저, 가스 레이저, 출력 파장 10.6um, 레이저 가공, 의료, 대기 통신 및 기타 군사 응용 분야에 널리 사용됩니다.
N2 분자 레이저, 가스 레이저는 자외선을 출력하며 피크 전력은 최대 수십 메가와트, 펄스 폭은 10ns 미만, 반복 주파수는 수십에서 수 킬로헤르츠이며 조정 가능한 연료 레이저 소스를 펌핑하는 데 사용됩니다. 형광 분석, 오염 감지 등에 사용될 수도 있습니다.