لیزر چیست؟ اصل تولید لیزر

لیزر یکی از اختراعات مهم بشر است که به "درخشنده ترین نور" معروف است. در زندگی روزمره، ما اغلب می‌توانیم کاربردهای لیزری مختلفی مانند لیزر زیبایی، جوشکاری لیزر، پشه‌کش‌های لیزری و غیره را مشاهده کنیم. امروز، بیایید درک دقیقی از لیزرها و اصول پشت سر نسل آنها داشته باشیم.

لیزر چیست؟

لیزر منبع نوری است که از لیزر برای تولید پرتو خاصی از نور استفاده می کند. لیزر با وارد کردن انرژی از یک منبع نور خارجی یا منبع انرژی به ماده از طریق فرآیند تابش تحریک شده، نور لیزر تولید می کند.

لیزر یک دستگاه نوری است که از یک محیط فعال (مانند گاز، جامد یا مایع) تشکیل شده است که می تواند نور و یک بازتابنده نوری را تقویت کند. محیط فعال در لیزر معمولاً یک ماده انتخاب شده و پردازش شده است و ویژگی های آن طول موج خروجی لیزر را تعیین می کند.

نور تولید شده توسط لیزر چندین ویژگی منحصر به فرد دارد:

اولاً، لیزرها نورهای تک رنگ با فرکانس ها و طول موج های بسیار دقیق هستند که می تواند برخی از نیازهای نوری خاص را برآورده کند.

ثانیاً، لیزر نور منسجم است و فاز امواج نور بسیار سازگار است، که می تواند شدت نور نسبتاً پایدار را در فواصل طولانی حفظ کند.

ثالثاً، لیزرها نور بسیار جهت دار با پرتوهای بسیار باریک و فوکوس عالی هستند که می توان از آنها برای دستیابی به وضوح فضایی بالا استفاده کرد.

لیزر یک منبع نور است

اصل تولید لیزر

تولید لیزر شامل سه فرآیند فیزیکی اساسی است: تشعشع تحریک شده، انتشار خود به خود و جذب تحریک شده.

Sتابش تحریک شده

تشعشعات تحریک شده کلید تولید لیزر است. هنگامی که یک الکترون در سطح انرژی بالا توسط فوتون دیگری برانگیخته می شود، فوتونی با همان انرژی، فرکانس، فاز، حالت پلاریزاسیون و جهت انتشار در جهت آن فوتون ساطع می کند. این فرآیند را تشعشع تحریک شده می نامند. به این معنا که یک فوتون می تواند یک فوتون یکسان را از طریق فرآیند تشعشع تحریک شده "کلون" کند و در نتیجه به تقویت نور دست یابد.

Sانتشار خود به خود

هنگامی که الکترون یک اتم، یون یا مولکول از سطح انرژی بالا به سطح انرژی کم تبدیل می شود، فوتون هایی با مقدار مشخصی انرژی آزاد می کند که به آن گسیل خود به خودی می گویند. گسیل چنین فوتون هایی تصادفی است و هیچ انسجامی بین فوتون های ساطع شده وجود ندارد، به این معنی که فاز، حالت قطبش و جهت انتشار آنها تصادفی است.

Sجذب تحریک شده

هنگامی که یک الکترون در سطح انرژی پایین، فوتونی را با اختلاف سطح انرژی برابر با خود جذب می کند، می تواند تا سطح انرژی بالا برانگیخته شود. این فرآیند جذب تحریک شده نامیده می شود.

در لیزرها معمولاً از یک حفره تشدید متشکل از دو آینه موازی برای تقویت فرآیند تشعشع تحریک شده استفاده می شود. یک آینه یک آینه بازتاب کامل است و آینه دیگر یک آینه نیمه بازتابی است که می تواند به بخشی از لیزر اجازه عبور دهد.

فوتون‌های موجود در محیط لیزر بین دو آینه به عقب و جلو بازتاب می‌کنند و هر بازتابی از طریق فرآیند تشعشع تحریک‌شده فوتون‌های بیشتری تولید می‌کند و در نتیجه به تقویت نور دست می‌یابد. هنگامی که شدت نور تا حدی افزایش می یابد، لیزر از طریق یک آینه نیمه بازتابنده تولید می شود.