Matunda ya maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia huwa hayapati usemi wao halisi wa vitendo mara tu baada ya kutayarisha msingi wa kinadharia. Hii ilitokea kwa teknolojia ya laser, uwezekano ambao haujafunuliwa kikamilifu hadi sasa. Nadharia ya jenereta za quantum za macho, kwa msingi ambao dhana ya vifaa vinavyotoa mionzi ya umeme iliundwa, ilifanywa kwa sehemu kutokana na uboreshaji wa teknolojia ya laser. Hata hivyo, wataalam wanabainisha kuwa uwezo wa mionzi ya macho unaweza kuwa msingi wa uvumbuzi kadhaa katika siku zijazo.
Kanuni ya uendeshaji wa kifaa
Katika hali hii, jenereta ya quantum inaeleweka kama kifaa cha leza kinachofanya kazi katika masafa ya macho chini ya hali ya mionzi iliyochochewa ya monokromatiki, sumakuumeme au mfungamano. Asili yenyewe ya neno laser katika tafsiri inaonyesha athari ya ukuzaji wa mwanga.kwa utoaji wa msukumo. Hadi sasa, kuna dhana kadhaa za utekelezaji wa kifaa cha laser, ambayo ni kutokana na utata wa kanuni za uendeshaji wa jenereta ya macho ya quantum katika hali tofauti.
Tofauti kuu ni kanuni ya mwingiliano wa mionzi ya leza na dutu inayolengwa. Katika mchakato wa mionzi, nishati hutolewa katika sehemu fulani (quanta), ambayo inakuwezesha kudhibiti asili ya athari ya emitter kwenye mazingira ya kazi au nyenzo za kitu kinacholengwa. Miongoni mwa vigezo vya msingi vinavyokuwezesha kurekebisha viwango vya athari za electrochemical na macho ya laser, kuzingatia, kiwango cha mkusanyiko wa flux, urefu wa wimbi, mwelekeo, nk. jukumu - kwa mfano, mipigo inaweza kuwa na muda wa sekunde za sehemu hadi makumi ya sekunde za femtose na vipindi vya kuanzia muda hadi miaka kadhaa.
Muundo wa leza ya Synergic
Mwanzoni mwa dhana ya leza ya macho, mfumo wa mionzi ya quantum katika maneno ya kimwili ilieleweka kwa kawaida kama aina ya kujipanga kwa vipengele kadhaa vya nishati. Kwa hivyo, dhana ya synergetics iliundwa, ambayo ilifanya iwezekanavyo kuunda mali kuu na hatua za maendeleo ya mageuzi ya laser. Bila kujali aina na kanuni ya uendeshaji wa leza, jambo kuu katika hatua yake ni kwenda zaidi ya usawa wa atomi za mwanga, wakati mfumo unakuwa dhabiti na wakati huo huo kufunguliwa.
Mkengeuko katika ulinganifu wa anga wa mionzi huleta hali ya kuonekana kwa mapigomtiririko. Baada ya kufikia thamani fulani ya kusukuma (kupotoka), jenereta ya macho ya quantum ya mionzi madhubuti inakuwa inayoweza kudhibitiwa na inabadilika kuwa muundo ulioamuru wa kutoweka na vitu vya mfumo wa kujipanga. Chini ya hali fulani, kifaa kinaweza kufanya kazi katika hali ya mnururisho wa mapigo kwa mzunguko, na mabadiliko yake yatasababisha mipigo ya fujo.
Vipengele vya kufanya kazi vya laser
Sasa inafaa kuhama kutoka kwa kanuni ya uendeshaji hadi hali mahususi za kimwili na kiufundi ambapo mfumo wa leza wenye sifa fulani hufanya kazi. Muhimu zaidi, kutoka kwa mtazamo wa utendaji wa jenereta za quantum za macho, ni kati ya kazi. Kutoka kwake, hasa, inategemea ukubwa wa amplification ya mtiririko, mali ya maoni na ishara ya macho kwa ujumla. Kwa mfano, mionzi inaweza kutokea katika mchanganyiko wa gesi ambayo vifaa vingi vya leza hutumika leo.
Sehemu inayofuata inawakilishwa na chanzo cha nishati. Kwa msaada wake, hali huundwa ili kudumisha ubadilishaji wa idadi ya atomi za kati inayofanya kazi. Ikiwa tutatoa mlinganisho na muundo wa synergistic, basi ni chanzo cha nishati ambacho kitafanya kama aina ya sababu ya kupotoka kwa mwanga kutoka kwa hali ya kawaida. Nguvu zaidi ya usaidizi, juu ya kusukuma kwa mfumo na ufanisi zaidi wa athari ya laser. Sehemu ya tatu ya miundombinu ya kazi ni resonator, ambayo hutoa mionzi mingi inapopitia mazingira ya kazi. sehemu hiyo inachangia pato la mionzi ya macho katika muhimuwigo.
Kifaa cha leza cha He-Ne
Kipengele cha kawaida cha leza ya kisasa, ambayo msingi wake wa kimuundo ni mirija ya kutoa gesi, vioo vya resonator ya macho na usambazaji wa nishati ya umeme. Kama chombo cha kufanya kazi (tube filler) mchanganyiko wa heliamu na neon hutumiwa, kama jina linamaanisha. Bomba yenyewe imeundwa na glasi ya quartz. Unene wa miundo ya kawaida ya cylindrical inatofautiana kutoka 4 hadi 15 mm, na urefu hutofautiana kutoka cm 5 hadi m 3. Mwishoni mwa mabomba, zimefungwa na glasi za gorofa na mteremko mdogo, ambayo inahakikisha kiwango cha kutosha cha polarization ya laser..
Jenereta ya macho ya quantum kulingana na mchanganyiko wa heliamu-neon ina upana mdogo wa spectral wa bendi za utoaji wa mpangilio wa GHz 1.5. Tabia hii hutoa idadi ya manufaa ya uendeshaji, na kusababisha ufanisi wa kifaa katika interferometry, visoma taarifa vinavyoonekana, spectroscopy, n.k.
Kifaa cha leza ya semiconductor
Mahali pa kifaa cha kufanya kazi katika vifaa kama hivyo hukaliwa na semiconductor, ambayo inategemea vipengele vya fuwele katika mfumo wa uchafu na atomi za kemikali tatu au pentavalent (silicon, indium). Kwa upande wa conductivity, laser hii inasimama kati ya dielectrics na conductors full-fledged. Tofauti katika sifa za kazi hupita kupitia vigezo vya maadili ya joto, mkusanyiko wa uchafu na asili ya athari za kimwili kwenye nyenzo zinazolengwa. Katika kesi hii, chanzo cha nishati ya kusukuma inaweza kuwa umeme,mionzi ya sumaku au boriti ya elektroni.
Kifaa cha jenereta ya quantum ya macho ya semiconductor mara nyingi hutumia LED yenye nguvu iliyotengenezwa kwa nyenzo thabiti, ambayo inaweza kukusanya kiasi kikubwa cha nishati. Jambo lingine ni kwamba kazi katika hali ya kuongezeka kwa mizigo ya umeme na mitambo husababisha kuvaa kwa vipengele vya kufanya kazi.
Kifaa cha leza ya rangi
Aina hii ya jenereta za macho iliweka msingi wa uundaji wa mwelekeo mpya katika teknolojia ya leza, inayofanya kazi kwa mpigo wa muda wa hadi sekunde picose. Hili liliwezekana kutokana na matumizi ya rangi za kikaboni kama nyenzo inayofanya kazi, lakini leza nyingine, kwa kawaida ya argon, inapaswa kutekeleza kazi za kusukuma maji.
Ama muundo wa jenereta za macho za quantum kwenye rangi, msingi maalum katika mfumo wa cuvette hutumiwa kutoa mipigo ya ultrashort, ambapo hali ya utupu huundwa. Miundo iliyo na resonator ya pete katika mazingira kama haya huruhusu kusukuma rangi ya kioevu kwa kasi ya hadi 10 m/s.
Vipengele vya emitter ya fiber optic
Aina ya kifaa cha leza ambamo utendakazi wa resonator hufanywa na nyuzi macho. Kutoka kwa mtazamo wa mali ya uendeshaji, jenereta hii inazalisha zaidi kwa suala la kiasi cha mionzi ya macho. Na hii licha ya ukweli kwamba muundo wa kifaa una ukubwa wa kawaida sana ikilinganishwa na aina nyingine za leza.
KVipengele vya jenereta za quantum za macho za aina hii pia ni pamoja na uchangamano katika suala la uwezekano wa kuunganisha vyanzo vya pampu. Kawaida, vikundi vizima vya miongozo ya mawimbi ya macho hutumiwa kwa hili, ambayo hujumuishwa katika moduli zilizo na dutu inayotumika, ambayo pia huchangia uboreshaji wa muundo na utendaji wa kifaa.
Utekelezaji wa mfumo wa usimamizi
Vifaa vingi vinatokana na msingi wa umeme, kwa sababu hiyo pampu ya nishati hutolewa moja kwa moja au isivyo moja kwa moja. Katika mifumo rahisi zaidi, kupitia mfumo huu wa usambazaji wa nishati, viashirio vya nguvu hufuatiliwa vinavyoathiri ukubwa wa mionzi ndani ya safu fulani ya macho.
Jenereta za kitaalamu za quantum pia zina muundo msingi wa macho uliotengenezwa kwa udhibiti wa mtiririko. Kupitia moduli kama hizo, haswa, mwelekeo wa pua, nguvu na urefu wa mapigo, frequency, halijoto na sifa zingine za uendeshaji hudhibitiwa.
Nyumba za matumizi ya leza
Ingawa jenereta za macho bado ni vifaa ambavyo bado havijafichuliwa kikamilifu, leo ni vigumu kutaja eneo ambalo havingetumika. Waliipa tasnia athari muhimu zaidi ya kiutendaji kama zana bora ya kukata nyenzo ngumu kwa gharama ndogo.
Jenereta za macho za quantum pia hutumiwa sana katika mbinu za matibabu kuhusiana na upasuaji mdogo wa macho na urembo. Kwa mfano, laser ya ulimwengu wotekinachojulikana kama scalpels zisizo na damu zimekuwa chombo katika dawa, kuruhusu sio tu kupasua, lakini pia kuunganisha tishu za kibaolojia.
Hitimisho
Leo, kuna maelekezo kadhaa ya kuahidi katika uundaji wa jenereta za mionzi ya macho. Maarufu zaidi ni pamoja na teknolojia ya awali ya safu kwa safu, modeli ya 3D, dhana ya kuchanganya na robotiki (wafuatiliaji wa laser), nk Katika kila kesi, inadhaniwa kuwa jenereta za quantum za macho zitakuwa na maombi yao maalum - kutoka kwa usindikaji wa uso. ya nyenzo na uundaji wa haraka wa bidhaa zenye mchanganyiko wa kuzima moto kwa njia ya mionzi.
Ni wazi, kazi ngumu zaidi zitahitaji kuongeza nguvu ya teknolojia ya leza, kwa sababu hiyo kizingiti cha hatari yake pia kitaongezwa. Ikiwa leo sababu kuu ya kuhakikisha usalama wakati wa kufanya kazi na vifaa vile ni athari yake mbaya kwa macho, basi katika siku zijazo tunaweza kuzungumza juu ya ulinzi maalum wa vifaa na vitu karibu na ambayo matumizi ya vifaa hupangwa.
