Mis on laser? Laser Generationi põhimõte

Laser on üks olulisi inimkonna leiutisi, mida tuntakse kui “eredamat valgust”. Igapäevases elus võime sageli näha erinevaid laserrakendusi, näiteks laser ilu, laserkeevitamine, laser sääse tapjad jne. Täna onm üksikasjalik arusaam laseritest ja nende põlvkonna põhimõtetest.

Mis on laser?

Laser on valgusallikas, mis kasutab laserit spetsiaalse valguskiire genereerimiseks. Laser genereerib valguse valguse, sisestades ergutatud kiirguse protsessi kaudu välisest valgusallikast või toiteallikast energiat.

Laser on optiline seade, mis koosneb aktiivsest söötmest (näiteks gaas, tahke või vedelik), mis võib võimendada valgust ja optilist reflektorit. Laseris olev aktiivne sööde on tavaliselt valitud ja töödeldud materjal ning selle omadused määravad laseri väljundlainepikkuse.

Laserite loodud valgusel on mitu ainulaadset omadust:

Esiteks on laserid ühevärvilised valgused, millel on väga ranged sagedused ja lainepikkused, mis vastavad mõnele erilistele optilistele vajadustele.

Teiseks on laser koherentne valgus ja valguslainete faas on väga ühtlane, mis võib pikkadel vahemaadel säilitada suhteliselt stabiilse valguse intensiivsuse.

Kolmandaks, laserid on väga kitsaste taladega ja suurepärase keskendumisega väga suunavalgused, mida saab kasutada kõrge ruumilise eraldusvõime saavutamiseks.

Laser on valgusallikas

Laser Generationi põhimõte

Laseri genereerimine hõlmab kolme põhilist füüsilist protsessi: stimuleeritud kiirgus, spontaanne emissioon ja stimuleeritud imendumine.

Stmuleeritud kiirgus

Stimuleeritud kiirgus on laseri genereerimise võti. Kui suure energiatasemega elektroni erutab teine ​​footon, kiirgab see sama energiat, sagedust, faasi, polarisatsiooni olekut ja levimissuunda selle footoni suunas. Seda protsessi nimetatakse stimuleeritud kiirguseks. See tähendab, et footon võib stimuleeritud kiirguse protsessi kaudu “kloonida”, saavutades seeläbi valguse võimendamise.

Spontaanne emissioon

Kui aatom, ioon või molekuli elektron läheb kõrge energiatasemelt madala energiatasemele, vabastab see teatud koguse energia footoneid, mida nimetatakse spontaanseks emissiooniks. Selliste footonite emissioon on juhuslik ja kiirgavate footonite vahel pole sidusust, mis tähendab, et nende faas, polarisatsiooni olek ja levimissuund on kõik juhuslikud.

Stmuleeritud neeldumine

Kui väikese energiatasemega elektron neelab footonit, mille energiataseme erinevus on võrdne, võib see olla erutatud kõrge energiatasemega. Seda protsessi nimetatakse stimuleeritud imendumiseks.

Laserites kasutatakse stimuleeritud kiiritusprotsessi tugevdamiseks tavaliselt kahest paralleelsest peeglist koosnevat resonantsõõnsust. Üks peegel on täielik peegelduse peegel ja teine ​​peegel on poolpeegelduspeegel, mis võimaldab osa laserist läbi viia.

Laserkeskkonnas olevad footonid peegeldavad kahe peegli vahel edasi -tagasi ja iga peegeldus tekitab stimuleeritud kiiritusprotsessi kaudu rohkem footoneid, saavutades seeläbi valguse võimendamise. Kui valguse intensiivsus teatud määral suureneb, genereeritakse laser läbi pool peegeldava peegli.