Mikä on laser? Laser -sukupolven periaate

Laser on yksi ihmiskunnan tärkeimmistä keksinnöistä, joka tunnetaan nimellä "kirkkain valo". Jokapäiväisessä elämässä voimme usein nähdä erilaisia ​​lasersovelluksia, kuten laserkauneus, laserhitsaus, laserhyttysten tappajat ja niin edelleen. Tänään on yksityiskohtainen käsitys laserista ja heidän sukupolvensa taustalla olevista periaatteista.

Mikä on laser?

Laser on valonlähde, joka käyttää laseria erityisen valonsäteen luomiseen. Laser tuottaa laservaloa syöttämällä energiaa ulkoisesta valonlähteestä tai virtalähteestä materiaaliin stimuloidun säteilyn prosessin kautta.

Laser on optinen laite, joka koostuu aktiivisesta väliaineesta (kuten kaasu, kiinteä tai neste), joka voi vahvistaa valoa ja optisen heijastimen. Laserin aktiivinen väliaine on yleensä valittu ja jalostettu materiaali, ja sen ominaisuudet määrittävät laserin lähtöaallonpituuden.

Laserien tuottamalla valolla on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia:

Ensinnäkin laserit ovat yksivärisiä valoja, joilla on erittäin tiukat taajuudet ja aallonpituudet, jotka voivat vastata joitain erityisiä optisia tarpeita.

Toiseksi, laser on koherentti valo, ja valon aaltojen vaihe on erittäin johdonmukainen, mikä voi ylläpitää suhteellisen vakaata valon voimakkuutta pitkillä matkoja.

Kolmanneksi, laserit ovat erittäin suuntavaloja, joissa on erittäin kapeat palkit ja erinomainen tarkennus, jota voidaan käyttää korkean alueellisen resoluution saavuttamiseen.

Laser on kevyt lähde

Laser -sukupolven periaate

Laserin muodostumiseen sisältyy kolme fyysistä perusprosessia: stimuloitu säteily, spontaani emissio ja stimuloitu imeytyminen.

Ssäteily

Stimuloitu säteily on avain laseren luomiseen. Kun toinen fotoni herättää korkean energiatason elektronia, se emittoi fotonia, jolla on sama energia, taajuus, vaihe, polarisaatiotila ja etenemissuunta kyseisen fotonin suuntaan. Tätä prosessia kutsutaan stimuloitu säteily. Toisin sanoen fotoni voi “kloonata” identtisen fotonin stimuloidun säteilyprosessin kautta, mikä saavuttaa valon monistuksen.

Släpimurto

Kun atomi-, ioni- tai molekyylin elektronien siirtymät korkeasta energiatasosta alhaiseen energiatasoon, se vapauttaa fotonit tietyn määrän energiaa, jota kutsutaan spontaaniksi päästöksi. Tällaisten fotonien päästö on satunnaista, eikä emittoidujen fotonien välillä ole koheesiota, mikä tarkoittaa niiden vaihe-, polarisaatiotila ja etenemissuunta ovat kaikki satunnaisia.

Sabsorptio

Kun alhaisella energiatasolla oleva elektroni absorboi fotonin, jonka energiatasoero on yhtä suuri kuin oma, se voidaan innostaa korkealle energiatasolle. Tätä prosessia kutsutaan stimuloiduksi imeytymisksi.

Lasereissa kahdesta rinnakkaisesta peilistä koostuvaa resonanssihalua käytetään yleensä stimuloidun säteilyprosessin parantamiseksi. Yksi peili on täydellinen heijastuspeili, ja toinen peili on puolijohtopeili, joka voi antaa laserin osan kulkea.

Laserväliaineen fotonit heijastavat edestakaisin kahden peilin välillä, ja kukin heijastus tuottaa enemmän fotoneja stimuloidun säteilyprosessin kautta, mikä saavuttaa valon monistuksen. Kun valon voimakkuus kasvaa tietyssä määrin, laser syntyy puoliksi heijastavan peilin kautta.