レーザーとは何ですか？レーザー生成の原則

レーザーは、「最も明るい光」として知られる人類の重要な発明の1つです。日常生活では、レーザービューティー、レーザー溶接、レーザー蚊キラーなど、さまざまなレーザーアプリケーションをよく見ることができます。今日は、レーザーとその世代の背後にある原則について詳細に理解しましょう。

レーザーとは何ですか？

レーザーは、レーザーを使用して特別な光線を生成する光源です。レーザーは、刺激された放射のプロセスを通じて外部光源または電源から材料にエネルギーを入力することにより、レーシング光を生成します。

レーザーは、光と光学反射器を増幅できる活性媒体（ガス、固体、液体など）で構成される光学装置です。レーザーの活性媒体は通常、選択された処理材であり、その特性はレーザーの出力波長を決定します。

レーザーによって生成された光には、いくつかのユニークな特性があります。

第一に、レーザーは非常に厳格な周波数と波長を備えた単色の光であり、いくつかの特別な光学的ニーズを満たすことができます。

第二に、レーザーはコヒーレントな光であり、光波の位相は非常に一貫しており、長距離で比較的安定した光強度を維持できます。

第三に、レーザーは非常に狭いビームと優れた焦点を備えた非常に方向性の光であり、高い空間分解能を実現するために使用できます。

レーザーは光源です

レーザー生成の原則

レーザーの生成には、3つの基本的な物理的プロセスが含まれます：刺激放射、自発放出、刺激吸収。

Sティモル化放射線

刺激された放射線は、レーザー生成の鍵です。高エネルギーレベルの電子が別の光子に励起されると、その光子の方向に同じエネルギー、周波数、位相、偏光状態、伝播方向を持つ光子を放出します。このプロセスは、刺激放射と呼ばれます。つまり、光子は、刺激された放射のプロセスを通じて同一の光子を「クローン」することができ、それによって光の増幅を達成できます。

Sponneuse放射

原子、イオン、または分子の電子が高エネルギーレベルから低エネルギーレベルに移行すると、自然発光と呼ばれる一定量のエネルギーの光子が放出されます。そのような光子の放出はランダムであり、放出された光子の間に一貫性はありません。つまり、その位相、偏光状態、および伝播方向はすべてランダムです。

Sティモル化された吸収

低エネルギーレベルの電子が、それ自体に等しいエネルギーレベルの差で光子を吸収すると、高エネルギーレベルに興奮する可能性があります。このプロセスは、刺激吸収と呼ばれます。

レーザーでは、2つの平行したミラーで構成される共振空洞が、通常、刺激された放射プロセスを強化するために使用されます。 1つのミラーは完全な反射鏡で、もう1つのミラーは半反射鏡で、レーザーの一部を通過させることができます。

レーザー培地の光子は2つのミラーの間を行き来し、各反射は刺激された放射プロセスを通じてより多くの光子を生成し、それによって光の増幅を達成します。光の強度がある程度増加すると、レーザーは半反射ミラーを介して生成されます。