ผลของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไม่ได้ค้นหาการแสดงออกเชิงปฏิบัติที่เป็นรูปธรรมในทันทีหลังจากเตรียมพื้นฐานทางทฤษฎีเสมอไป สิ่งนี้เกิดขึ้นด้วยเทคโนโลยีเลเซอร์ ความเป็นไปได้ที่ยังไม่ได้รับการเปิดเผยอย่างสมบูรณ์จนถึงตอนนี้ ทฤษฎีของเครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติคัลซึ่งใช้แนวคิดของอุปกรณ์ที่แผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นมาบางส่วนเนื่องจากการเพิ่มประสิทธิภาพของเทคโนโลยีเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญสังเกตว่าศักยภาพของการแผ่รังสีด้วยแสงสามารถเป็นพื้นฐานสำหรับการค้นพบได้ในอนาคต
หลักการทำงานของเครื่อง
ในกรณีนี้ เป็นที่เข้าใจกันว่าเครื่องกำเนิดควอนตัมเป็นอุปกรณ์เลเซอร์ที่ทำงานในช่วงแสงภายใต้เงื่อนไขของการแผ่รังสีเอกรงค์แม่เหล็กไฟฟ้าหรือรังสีที่สอดคล้องกัน ที่มาของคำว่าเลเซอร์ในการแปลบ่งบอกถึงผลกระทบของการขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อย จนถึงปัจจุบัน มีแนวคิดหลายประการสำหรับการใช้งานอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งเกิดจากความคลุมเครือของหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติคัลในสภาวะต่างๆ
ความแตกต่างที่สำคัญคือหลักการปฏิสัมพันธ์ของการแผ่รังสีเลเซอร์กับสารเป้าหมาย ในกระบวนการของการแผ่รังสี พลังงานจะถูกจ่ายในบางส่วน (ควอนตา) ซึ่งช่วยให้คุณควบคุมธรรมชาติของผลกระทบของอีซีแอลต่อสภาพแวดล้อมการทำงานหรือวัสดุของวัตถุเป้าหมาย ในบรรดาพารามิเตอร์พื้นฐานที่ช่วยให้คุณปรับระดับของเอฟเฟกต์ไฟฟ้าเคมีและออปติคัลของเลเซอร์แยกความแตกต่างการโฟกัสระดับความเข้มข้นของฟลักซ์ความยาวคลื่นทิศทาง ฯลฯ ในกระบวนการทางเทคโนโลยีบางโหมดเวลาของการแผ่รังสียังเล่น บทบาท - ตัวอย่างเช่น พัลส์สามารถมีระยะเวลาเป็นเศษส่วนวินาทีถึงสิบเฟมโตวินาทีโดยมีช่วงเวลาตั้งแต่ช่วงเวลาหนึ่งจนถึงหลายปี
โครงสร้างเลเซอร์ประสาน
ในช่วงเริ่มต้นของแนวคิดของเลเซอร์ออปติคัล ระบบการแผ่รังสีควอนตัมในแง่กายภาพเป็นที่เข้าใจกันโดยทั่วไปว่าเป็นรูปแบบของการจัดระเบียบตนเองของส่วนประกอบพลังงานหลายอย่าง ดังนั้นจึงเกิดแนวคิดเกี่ยวกับการทำงานร่วมกันซึ่งทำให้สามารถกำหนดคุณสมบัติหลักและขั้นตอนของการพัฒนาวิวัฒนาการของเลเซอร์ได้ โดยไม่คำนึงถึงประเภทและหลักการทำงานของเลเซอร์ ปัจจัยสำคัญในการดำเนินการนั้นอยู่นอกเหนือสมดุลของอะตอมของแสง เมื่อระบบไม่เสถียรและเปิดพร้อมกัน
การเบี่ยงเบนในสมมาตรเชิงพื้นที่ของรังสีสร้างเงื่อนไขสำหรับการปรากฏตัวของพัลซิ่งไหล. หลังจากมีค่าการสูบน้ำ (ความเบี่ยงเบน) ถึงค่าหนึ่งแล้ว เครื่องกำเนิดควอนตัมเชิงแสงของรังสีที่สัมพันธ์กันจะสามารถควบคุมได้และแปรสภาพเป็นโครงสร้างแบบกระจายที่มีองค์ประกอบของระบบการจัดตัวเอง ภายใต้เงื่อนไขบางประการ อุปกรณ์สามารถทำงานในโหมดการแผ่รังสีพัลซิ่งแบบเป็นวงกลม และการเปลี่ยนแปลงจะทำให้เกิดการเต้นเป็นจังหวะที่ไม่เป็นระเบียบ
ส่วนประกอบการทำงานของเลเซอร์
ตอนนี้คุ้มที่จะย้ายจากหลักการทำงานไปเป็นเงื่อนไขทางกายภาพและทางเทคนิคเฉพาะซึ่งระบบเลเซอร์ที่มีลักษณะเฉพาะบางอย่างทำงาน ที่สำคัญที่สุด จากมุมมองของประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคัล คือ สื่อแอ็คทีฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากมันขึ้นอยู่กับความเข้มของการขยายการไหลคุณสมบัติของผลป้อนกลับและสัญญาณออปติคัลโดยรวม ตัวอย่างเช่น การแผ่รังสีอาจเกิดขึ้นในส่วนผสมของก๊าซที่อุปกรณ์เลเซอร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันทำงาน
ส่วนประกอบต่อไปคือแหล่งพลังงาน ด้วยความช่วยเหลือของมัน เงื่อนไขถูกสร้างขึ้นเพื่อรักษาการผกผันของประชากรอะตอมของตัวกลางที่ใช้งานอยู่ หากเราวาดความคล้ายคลึงกันด้วยโครงสร้างเสริมฤทธิ์กัน ก็เป็นแหล่งพลังงานที่จะทำหน้าที่เป็นปัจจัยชนิดหนึ่งในการเบี่ยงเบนของแสงจากสภาวะปกติ ยิ่งการรองรับมีประสิทธิภาพมากเท่าใด การปั๊มของระบบก็จะยิ่งสูงขึ้น และเอฟเฟกต์เลเซอร์ก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น องค์ประกอบที่สามของโครงสร้างพื้นฐานในการทำงานคือเรโซเนเตอร์ ซึ่งให้การแผ่รังสีหลายตัวเมื่อผ่านสภาพแวดล้อมการทำงาน องค์ประกอบเดียวกันนี้มีส่วนช่วยในการแผ่รังสีออปติคัลในลักษณะที่เป็นประโยชน์สเปกตรัม
เครื่องเลเซอร์ He-Ne
รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของเลเซอร์สมัยใหม่ ซึ่งมีโครงสร้างเป็นท่อส่งก๊าซ กระจกสะท้อนเสียงแบบออปติคัล และแหล่งจ่ายไฟฟ้า ในฐานะที่เป็นสื่อการทำงาน (ฟิลเลอร์หลอด) ใช้ส่วนผสมของฮีเลียมและนีออนตามชื่อ ตัวหลอดทำจากแก้วควอทซ์ ความหนาของโครงสร้างทรงกระบอกมาตรฐานจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 4 ถึง 15 มม. และความยาวแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5 ซม. ถึง 3 ม. ที่ปลายท่อพวกเขาจะปิดด้วยกระจกแบนที่มีความลาดเอียงเล็กน้อยซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่ามีโพลาไรซ์เลเซอร์ในระดับที่เพียงพอ.
เครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติคัลที่อิงจากส่วนผสมของฮีเลียมและนีออนมีความกว้างสเปกตรัมขนาดเล็กของแถบการแผ่รังสีที่ 1.5 GHz คุณลักษณะนี้ให้ข้อดีในการปฏิบัติงานหลายประการ ทำให้อุปกรณ์ประสบความสำเร็จในด้านอินเตอร์เฟอโรเมตรี เครื่องอ่านข้อมูลภาพ สเปกโทรสโกปี ฯลฯ
อุปกรณ์เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
สถานที่ของสื่อการทำงานในอุปกรณ์ดังกล่าวถูกครอบครองโดยเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งอยู่บนพื้นฐานขององค์ประกอบที่เป็นผลึกในรูปแบบของสิ่งเจือปนที่มีอะตอมของสารเคมีไตรหรือเพนตาวาเลนต์ (ซิลิกอน, อินเดียม) ในแง่ของการนำไฟฟ้า เลเซอร์นี้จะอยู่ระหว่างไดอิเล็กทริกและตัวนำที่เต็มเปี่ยม ความแตกต่างในคุณภาพการทำงานจะผ่านพารามิเตอร์ของค่าอุณหภูมิ ความเข้มข้นของสิ่งเจือปน และลักษณะของผลกระทบทางกายภาพต่อวัสดุเป้าหมาย ในกรณีนี้แหล่งพลังงานของการสูบน้ำอาจเป็นไฟฟ้ารังสีแม่เหล็กหรือลำแสงอิเล็กตรอน
อุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดควอนตัมเซมิคอนดักเตอร์แบบออปติคัลมักใช้ไฟ LED อันทรงพลังที่ทำจากวัสดุที่เป็นของแข็ง ซึ่งสามารถสะสมพลังงานจำนวนมากได้ อีกสิ่งหนึ่งคือการทำงานในสภาวะที่มีภาระทางไฟฟ้าและทางกลที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่การสึกหรอขององค์ประกอบการทำงานอย่างรวดเร็ว
เครื่องเลเซอร์ย้อมสี
เครื่องกำเนิดแสงประเภทนี้วางรากฐานสำหรับการก่อตัวของทิศทางใหม่ในเทคโนโลยีเลเซอร์ โดยทำงานด้วยระยะเวลาพัลส์สูงถึงพิโควินาที สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการใช้สีย้อมอินทรีย์เป็นสื่อที่ออกฤทธิ์ แต่เลเซอร์อีกตัวซึ่งมักจะเป็นอาร์กอนควรทำหน้าที่สูบน้ำ
สำหรับการออกแบบเครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคัลบนสีย้อมนั้น ใช้เบสพิเศษในรูปของคิวเวตต์เพื่อให้พัลส์เกินขีดซึ่งเกิดสภาวะสุญญากาศ โมเดลที่มีรีโซเนเตอร์แบบวงแหวนในสภาพแวดล้อมดังกล่าวทำให้สามารถปั๊มสีย้อมเหลวได้เร็วถึง 10 เมตร/วินาที
คุณสมบัติของตัวส่งสัญญาณใยแก้วนำแสง
ประเภทของอุปกรณ์เลเซอร์ที่ทำหน้าที่ของเรโซเนเตอร์ด้วยใยแก้วนำแสง จากมุมมองของคุณสมบัติการทำงาน เครื่องกำเนิดนี้มีประสิทธิผลมากที่สุดในแง่ของปริมาณรังสีออปติคอล และนี่คือความจริงที่ว่าการออกแบบของอุปกรณ์มีขนาดที่เล็กมากเมื่อเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่น
Kคุณสมบัติของเครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคัลประเภทนี้ยังรวมถึงความเก่งกาจในแง่ของความเป็นไปได้ในการเชื่อมต่อแหล่งปั๊ม โดยปกติท่อนำคลื่นแบบออปติคัลทั้งกลุ่มจะใช้สำหรับสิ่งนี้ ซึ่งจะถูกรวมเป็นโมดูลที่มีสารออกฤทธิ์ ซึ่งยังมีส่วนช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างและการทำงานของอุปกรณ์
การนำระบบการจัดการไปใช้งาน
อุปกรณ์ส่วนใหญ่ใช้พื้นฐานทางไฟฟ้า เนื่องจากมีการจ่ายพลังงานโดยตรงหรือโดยอ้อม ในระบบที่ง่ายที่สุด ผ่านระบบจ่ายไฟนี้ ตัวบ่งชี้กำลังไฟฟ้าจะได้รับการตรวจสอบที่ส่งผลต่อความเข้มของรังสีภายในช่วงแสงที่แน่นอน
เครื่องกำเนิดควอนตัมระดับมืออาชีพยังมีโครงสร้างพื้นฐานด้านแสงที่พัฒนาขึ้นสำหรับการควบคุมการไหล โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านโมดูลดังกล่าว ทิศทางของหัวฉีด กำลังและความยาวของพัลส์ ความถี่ อุณหภูมิ และลักษณะการทำงานอื่นๆ จะถูกควบคุม
ช่องเลเซอร์
แม้ว่าเครื่องกำเนิดแสงยังคงเป็นอุปกรณ์ที่ยังไม่เปิดเผยความสามารถอย่างเต็มที่ แต่ในปัจจุบันการตั้งชื่อพื้นที่ที่จะไม่ใช้นั้นเป็นเรื่องยาก พวกเขาให้ผลในทางปฏิบัติที่คุ้มค่าที่สุดแก่อุตสาหกรรมในฐานะเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการตัดวัสดุแข็งด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุด
เครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติคัลยังใช้กันอย่างแพร่หลายในวิธีการทางการแพทย์ที่เกี่ยวกับศัลยกรรมตกแต่งดวงตาและความงาม ตัวอย่างเช่น เลเซอร์สากลที่เรียกกันว่ามีดผ่าตัดไร้เลือดได้กลายเป็นเครื่องมือในการแพทย์ ไม่เพียงแต่ผ่าออกเท่านั้น แต่ยังเชื่อมต่อเนื้อเยื่อชีวภาพด้วย
สรุป
วันนี้มีทิศทางที่มีแนวโน้มดีหลายประการในการพัฒนาเครื่องกำเนิดรังสีออปติก สิ่งที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้แก่ เทคโนโลยีการสังเคราะห์แบบทีละชั้น การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ แนวคิดในการรวมกับหุ่นยนต์ (ตัวติดตามด้วยเลเซอร์) เป็นต้น ในแต่ละกรณี สันนิษฐานว่าเครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคัลจะมีการใช้งานพิเศษเฉพาะ - จากการประมวลผลพื้นผิว ของวัสดุและการสร้างผลิตภัณฑ์คอมโพสิตอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษเพื่อดับไฟโดยใช้รังสี
เห็นได้ชัดว่างานที่ซับซ้อนกว่านี้จะต้องเพิ่มพลังของเทคโนโลยีเลเซอร์ อันเป็นผลมาจากการที่เกณฑ์อันตรายก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน หากวันนี้เหตุผลหลักในการรับรองความปลอดภัยเมื่อทำงานกับอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นผลเสียต่อดวงตา ในอนาคตเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการป้องกันพิเศษของวัสดุและวัตถุใกล้ที่จัดการใช้อุปกรณ์