Што такое лазер? Прынцып лазернага пакалення

Лазер - адно з важных вынаходніцтваў чалавецтва, вядомага як "самае яркае святло". У паўсядзённым жыцці мы часта бачым розныя лазерныя прыкладанні, такія як лазерная прыгажосць, лазерная зварка, лазерныя забойцы камароў і гэтак далей. Сёння давайце падрабязна разумеем лазеры і прынцыпы свайго пакалення.

Што такое лазер?

Лазер - гэта крыніца святла, які выкарыстоўвае лазер для стварэння спецыяльнага прамяня святла. Лазер генеруе лясічнае святло, уводзячы энергію з знешняй крыніцы святла або крыніцы харчавання ў матэрыял праз працэс стымуляванага выпраменьвання.

Лазер - гэта аптычнае прылада, якое складаецца з актыўнага асяроддзя (напрыклад, газу, цвёрдага або вадкасці), які можа ўзмацняць святло і аптычны адбівальнік. Актыўная серада ў лазеры звычайна выбраны і апрацаваны матэрыял, а яго характарыстыкі вызначаюць даўжыню выходнай хвалі лазера.

Святло, якое генеруецца лазерамі, мае некалькі унікальных характарыстык:

Па -першае, лазеры - аднатоннае святло з вельмі строгімі частотамі і даўжынямі хваль, якія могуць задаволіць некаторыя асаблівыя аптычныя патрэбы.

Па -другое, лазер з'яўляецца паслядоўным святлом, а фаза светлавых хваль вельмі паслядоўная, што можа падтрымліваць адносна стабільную інтэнсіўнасць святла на вялікіх адлегласцях.

Па -трэцяе, лазеры - вельмі накіраванае святло з вельмі вузкімі бэлькамі і выдатным факусоўкай, якія можна выкарыстоўваць для дасягнення высокага прасторавага дазволу.

Лазер - крыніца святла

Прынцып лазернага пакалення

Выпрацоўка лазера ўключае ў сябе тры асноўныя фізічныя працэсы: стымуляванае выпраменьванне, спантаннае выпраменьванне і стымуляванае паглынанне.

Sвітае выпраменьванне

Стымуляванае выпраменьванне з'яўляецца ключом да генерацыі лазера. Калі электронны на высокім узроўні энергіі ўзбуджаецца іншым фатонам, ён выпраменьвае фатон з той жа энергіяй, частатой, фазай, станам палярызацыі і кірункам распаўсюджвання ў кірунку гэтага фатона. Гэты працэс называецца стымуляваным выпраменьваннем. Так бы мовіць, фатон можа "кланаваць" ідэнтычны фатон праз працэс стымуляванага выпраменьвання, дасягнуўшы тым самым узмацненне святла.

SПантарыя выкід

Калі электронны атам, іён або малекула пераходзяць з высокага ўзроўню энергіі да нізкага ўзроўню энергіі, ён вылучае фатоны пэўнай колькасці энергіі, што называецца самаадвольным выпраменьваннем. Выкід такіх фатонаў з'яўляецца выпадковым, і паміж выпраменьванымі фатонамі няма ўзгодненасці, што азначае, што іх фаза, стан палярызацыі і кірунак распаўсюджвання ўсе выпадковыя.

Sвізуеннае паглынанне

Калі электрона на нізкім узроўні энергіі паглынае фатон з розніцай узроўню энергіі, роўнай уласным, ён можа быць узбуджаны да высокага ўзроўню энергіі. Гэты працэс называецца стымуляваным паглынаннем.

У лазерах рэзанансная паражніна, якая складаецца з двух паралельных люстэркаў, звычайна выкарыстоўваецца для павышэння стымуляванага працэсу выпраменьвання. Адным з люстэркам з'яўляецца поўнае люстэрка адлюстравання, а другое люстэрка - гэта паўраспадзенае люстэрка, якое можа дазволіць частцы лазера прайсці праз.

Фотоны ў лазернай асяроддзі адлюстроўваюць наперад і назад паміж двума люстэркамі, і кожнае адлюстраванне вырабляе больш фатонаў праз стымуляваны працэс выпраменьвання, што дасягае ўзмацнення святла. Калі інтэнсіўнасць святла ў пэўнай ступені павялічваецца, лазер генеруецца праз паў -адлюстроўвае люстэрка.