雷射墨線儀分為手動、自動校正水平兩種。
基本介紹
- 中文名：雷射墨線儀
- 分為：手動、自動校正水平
- 領域：物理
簡介,雷射原理,輻射,居量反轉,種類和工作原則,按工作狀態分,按工作物質分,
簡介
雷射墨線儀分為手動、自動校正水平兩種，校正完畢後，使用開關啟動投射水平雷射線及垂直雷射線，作為施工參考依據，因雷射投射強度不同，實際可見範圍亦有差異。
雷射原理
輻射
- 電子的運動狀態可以分為不同的能級，電子從高能級向低能級躍遷時，會釋放出相應能量的電磁波（所謂自發輻射）。一般的發光體中，這些電子釋放光子的動作是隨機的，所釋放出的光子也沒有相同的特性，例如鎢絲燈發出的光。當外加能量以電場、光子、化學等方式注入到一個能級系統並為之吸收的話，會導致電子從低能級向高能級躍遷，當自發輻射產生的光子碰到這些因外加能量而躍上高能級的電子時，這些高能級的電子會因受誘導而遷到低能級並釋放出光子（所謂受激輻射），受激輻射的所有光學特性跟原來的自發輻射包括：頻率、相位、前進方向等會是一樣的，這些受激輻射的光子碰到其他因外加能量而躍上高能級的電子時，又會再產更多同樣的光子，最後光的強度越來越大（即光線能量被放大了），而與一般的光不同的是所有的光子都有相同的頻率、相位(同調性)、前進方向。要做到光放大，就要產生一個高能級電子比低能量級電子數目多的環境，即居量反轉，這樣才有機會讓高能級電子碰上光子來釋放新的光子，而不是隨機釋放。
一般雷射產生器有三個基本要素：
“激發來源”（pumping source）：又稱“泵浦源”，把能量供給低能級的電子，激發使其成為高能級電子，能量供給的方式有電荷放電、光子、化學作用…。
“增益介質”（gain medium）：被激發、釋放光子的電子所在的物質，其物理特性會影響所產生雷射的波長等特性。
“共振腔”（optical cavity/optical resonator）：是兩面互相平行的鏡子，一面全反射，一面半反射。作用是把光線在反射鏡間來回反射，目的是使被激發的光多次經過增益介質以得到足夠的放大，當放大到可以穿透半反射鏡時，雷射便從半反射鏡發射出去。因此，此半反鏡也被稱為輸出耦合鏡（output coupler）。兩鏡面之間的距離也對輸出的雷射波長有著選擇作用，只有在兩鏡間的距離能產生共振的波長才能產生雷射。
居量反轉
（population inversion）
- 在一個二級系統中，一個電子自低能級向高能級躍遷和自高能級向低能級躍遷的機率是一樣的。為了達到光放大的作用，在高能級必須有更多的電子，使得受激輻射發生的機率更高。這個狀態稱為居量反轉。出於這個原因，所以以光子激發的二級系統是無法實現雷射的，所以雷射一般是以通過三級系統和四級系統得到實現。在三級系統中，電子受激躍遷到高能級後，便很快轉為亞穩態。由此雷射媒介被激發為高能態，居量反轉得到實現。
種類和工作原則
雷射器的分類有很多方式，例如按照工作狀態、工作物質的種類、輸出波長的波段、輸出雷射波長是否可以調節、雷射器的用途等特點分類。
按工作狀態分
- 連續雷射器
- 脈衝雷射器
- 電光調Q
- 聲光調Q
- 染料調Q
- 調Q（輸出脈寬可以達到納秒級別）通過改變諧振腔的Q值，把儲存在激活媒質中的能量瞬時釋放出來，以獲得一定脈衝寬度的雷射強輻射的方法。Q：品質因數，用來表示諧振腔的質量，定義為Q=(2π/T)*（諧振腔內儲存的能量/每秒損失的能量）、T為周期時間
- 鎖模（輸出脈寬可以壓縮到飛秒級別）
按工作物質分
氣體雷射器
介質是氣體的雷射器，此種雷射器通過放電得到激發。
- 氦氖雷射器：最重要的紅光放射源（632.8 nm）。一般功率比較低（0.5~50 mW）。
- 二氧化碳雷射器：波長約10.6 μm（紅外線），重要的工業雷射。
- 一氧化碳雷射器：波長約6-8 μm（紅外線），只在冷卻的條件下工作。
- 氮氣雷射器：337.1 nm（紫外線）。
- 氬離子雷射器：具有多個波長，457.9 nm（8%）、476.5 nm（12%）、488.0 nm（20%）、496.5 nm（12%）、501.7 nm（5%）、514.5 nm（43%，由藍光到綠光）。功率從15mW到50W。雷射表演中最常用的。
- 氦鎘雷射器：最重要的藍光（442nm）和近紫外雷射源（325nm）。
- 氪離子雷射器：具有多個波長，350.7nm、356.4nm、476.2nm、482.5nm、520.6nm、530.9nm、586.2nm、647.1nm（最強）、676.4nm、752.5nm、799.3nm（從藍光到深紅光）。功率可到6W，能耗較大，價格較高。
- 氧離子雷射器
- 氙離子雷射器
- 混合氣體雷射器：不含純氣體，而是幾種氣體的混合物（一般為氬、氪等）。
- 準分子雷射器：比如KrF（248 nm）、XeF（351-353 nm）、ArF（193 nm）、XeCl（308 nm）、F2（157 nm，均為紫外線)。
- 金屬蒸汽雷射器：比如銅蒸汽雷射器，波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性，可以不用諧振鏡。
- 金屬鹵化物雷射器：比如溴化銅雷射器，波長介於510.6-578.2 nm之間。由於很好的加強性，可以不用諧振鏡。
化學激發雷射器是一種特殊的形式。激發通過媒介中的化學反應來進行。媒介是一次性的，使用後就被消耗掉了。對於高功率的條件及軍事領域是非常理想的。
- 鹽酸雷射器
- 碘雷射器
固體雷射器
介質是固體的雷射器，此種工作物質通過燈、半導體雷射器陣列、其他雷射器光照泵浦得到激發。熱透鏡效應是大多數固體雷射器的一項缺陷。
- 紅寶石雷射器：世界上第一台雷射器，1960年7月7日，美國青年科學家梅曼宣布世界上第一台雷射器誕生，這台雷射器就是紅寶石雷射器。
- 摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）雷射器：最常用的固體雷射器，工作波長一般為1064nm，這一波長為四能級系統，還有其他能級可以輸出其他波長的雷射。常透過KTP, BBO, LBO 等非線性晶體轉換為 532nm, 355nm, 266nm 波長光源。
- 摻釹釩酸釔（Nd:YVO4）雷射器：低功率套用最廣泛的固體雷射器，工作波長一般為1064nm，可以通過KTP,LBO非線性晶體倍頻後產生532nm的雷射進行波長的轉換。
- 摻鐿釔鋁石榴石（Yb:YAG）雷射器：適用於高功率輸出，這種材料的碟片雷射器在雷射工業加工領域有很強優勢。
- 鈦藍寶石雷射器：具有較寬的波長調節範圍（670nm～1200nm）
- 光纖雷射器：用摻有稀土元素的玻璃(SiO2)光纖作為增益介質。
半導體雷射器
半導體雷射器是電驅動的二極體。施加電流產生的大量電子與空穴複合時，便產生受激發射作用的光增益。在晶體的解理面端點處的反射形成光學諧振腔，通常是利用兩種不同的材料來形成共振腔，儘管有些設計是把諧振腔放在半導體晶體的外面。
染料雷射器
自由電子雷射器
自由電子雷射器（Free electron lasers），或FEL，是以自由電子為工作物質，將高能電子束的能量轉換成雷射的裝置，具有短波長、大功率、高效率和波長可調節的特性，波長從微波，到太赫茲輻射和紅外線，到可見光譜，到軟X-射線。
Bio laser
活細胞可以基因改造工程產生綠色螢光蛋白（GFP）。綠色螢光蛋白（GFP）被用作雷射的“增益介質”，光放大就發生在GFP。
光子學晶體雷射
