Hvad er en laser? Princippet om lasergenerering

Laser er en af ​​de vigtige opfindelser af menneskeheden, kendt som det ”lyseste lys”. I dagligdagen kan vi ofte se forskellige laserapplikationer, såsom laserskønhed, laser svejsning, laser myg mordere og så videre. Lad os i dag have en detaljeret forståelse af lasere og principperne bag deres generation.

Hvad er en laser?

Laser er en lyskilde, der bruger en laser til at generere en speciel lysstråle. En laser genererer laselys ved at indtaste energi fra en ekstern lyskilde eller strømkilde i materialet gennem processen med stimuleret stråling.

En laser er en optisk enhed sammensat af et aktivt medium (såsom gas, fast eller væske), der kan forstærke lys og en optisk reflektor. Det aktive medium i en laser er normalt et udvalgt og forarbejdet materiale, og dets egenskaber bestemmer laserens outputbølgelængde.

Lyset genereret af lasere har flere unikke egenskaber:

For det første er lasere monokromatisk lys med meget strenge frekvenser og bølgelængder, som kan imødekomme nogle specielle optiske behov.

For det andet er laser sammenhængende lys, og fasen af ​​lysbølger er meget konsekvent, hvilket kan opretholde relativt stabil lysintensitet over lange afstande.

For det tredje er lasere meget retningsbestemt lys med meget smalle bjælker og fremragende fokusering, som kan bruges til at opnå høj rumlig opløsning.

Laser er en lyskilde

Princippet om lasergenerering

Genereringen af ​​laser involverer tre grundlæggende fysiske processer: stimuleret stråling, spontan emission og stimuleret absorption.

STimuleret stråling

Stimuleret stråling er nøglen til lasergenerering. Når et elektron på et højt energiniveau er ophidset af en anden foton, udsender det en foton med den samme energi, frekvens, fase, polarisationstilstand og forplantningsretning i retning af denne foton. Denne proces kaldes stimuleret stråling. Det vil sige, at en foton kan "klone" en identisk foton gennem processen med stimuleret stråling og derved opnå amplifikation af lys.

SPontan emission

Når et atom, ion eller molekyls elektronovergange fra et højt energiniveau til et lavt energiniveau, frigiver det fotoner af en bestemt mængde energi, der kaldes spontan emission. Emissionen af ​​sådanne fotoner er tilfældig, og der er ingen sammenhæng mellem de udsendte fotoner, hvilket betyder, at deres fase, polarisationstilstand og forplantningsretning alle er tilfældig.

STimuleret absorption

Når et elektron på et lavt energiniveau absorberer en foton med en energieniveauforskel lig med sin egen, kan det være begejstret for et højt energiniveau. Denne proces kaldes stimuleret absorption.

I lasere bruges et resonanshulrum sammensat af to parallelle spejle normalt til at forbedre den stimulerede strålingsproces. Det ene spejl er et totalt refleksionsspejl, og det andet spejl er et semireflektionsspejl, der kan give en del af laseren mulighed for at passere.

Fotonerne i lasermediet reflekterer frem og tilbage mellem to spejle, og hver reflektion producerer flere fotoner gennem den stimulerede strålingsproces og opnås derved amplifikation af lys. Når intensiteten af ​​lyset øges til en vis grad, genereres laser gennem et semi -reflekterende spejl.