რა არის ლაზერი? ლაზერული თაობის პრინციპი

ლაზერი არის კაცობრიობის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი გამოგონება, რომელიც ცნობილია როგორც "ყველაზე კაშკაშა შუქი". ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხშირად შეგვიძლია ვიხილოთ სხვადასხვა ლაზერული აპლიკაციები, როგორიცაა ლაზერული სილამაზე, ლაზერული შედუღება, ლაზერული კოღოების მკვლელები და ა.შ. დღეს მოდით, დეტალურად გავიგოთ ლაზერები და მათი თაობის პრინციპები.

რა არის ლაზერი?

ლაზერი არის სინათლის წყარო, რომელიც იყენებს ლაზერს სინათლის სპეციალური სხივის შესაქმნელად. ლაზერი წარმოქმნის ლაზერულ შუქს გარე სინათლის წყაროდან ან ენერგიის წყაროდან მასალაში სტიმულირებული გამოსხივების პროცესის საშუალებით.

ლაზერი არის ოპტიკური მოწყობილობა, რომელიც შედგება აქტიური გარემოსგან (როგორიცაა აირი, მყარი ან თხევადი), რომელსაც შეუძლია გააძლიეროს შუქი და ოპტიკური რეფლექტორი. აქტიური გარემო ლაზერში, როგორც წესი, არის შერჩეული და დამუშავებული მასალა და მისი მახასიათებლები განსაზღვრავს ლაზერის გამომავალი ტალღის სიგრძეს.

ლაზერის მიერ წარმოქმნილ შუქს აქვს რამდენიმე უნიკალური მახასიათებელი:

პირველ რიგში, ლაზერები არის მონოქრომატული სინათლე ძალიან მკაცრი სიხშირეებით და ტალღის სიგრძით, რომელსაც შეუძლია დააკმაყოფილოს გარკვეული განსაკუთრებული ოპტიკური საჭიროებები.

მეორეც, ლაზერი არის თანმიმდევრული სინათლე და სინათლის ტალღების ფაზა ძალიან თანმიმდევრულია, რომელსაც შეუძლია შეინარჩუნოს შედარებით სტაბილური სინათლის ინტენსივობა დიდ დისტანციებზე.

მესამე, ლაზერები არის უაღრესად მიმართული შუქი ძალიან ვიწრო სხივებითა და შესანიშნავი ფოკუსირებით, რაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სივრცითი გარჩევადობის მისაღწევად.

ლაზერი სინათლის წყაროა

ლაზერული წარმოქმნის პრინციპი

ლაზერის წარმოქმნა მოიცავს სამ ძირითად ფიზიკურ პროცესს: სტიმულირებულ გამოსხივებას, სპონტანურ გამოსხივებას და სტიმულირებულ შთანთქმას.

Sსტიმულირებული გამოსხივება

სტიმულირებული გამოსხივება არის ლაზერული წარმოქმნის გასაღები. როდესაც ელექტრონი მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე აღგზნებულია სხვა ფოტონით, ის ასხივებს ფოტონს იგივე ენერგიით, სიხშირით, ფაზის, პოლარიზაციის მდგომარეობით და ამ ფოტონის მიმართულებით გავრცელების მიმართულებით. ამ პროცესს სტიმულირებული გამოსხივება ეწოდება. ანუ ფოტონს შეუძლია იდენტური ფოტონის „კლონირება“ სტიმულირებული გამოსხივების პროცესით, რითაც მიიღწევა სინათლის გაძლიერება.

Sპონტანური ემისია

როდესაც ატომის, იონის ან მოლეკულის ელექტრონი გადადის მაღალი ენერგეტიკული დონიდან დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე, ის ათავისუფლებს გარკვეული რაოდენობის ენერგიის ფოტონებს, რასაც სპონტანური ემისია ეწოდება. ასეთი ფოტონების ემისია არის შემთხვევითი და არ არსებობს თანმიმდევრულობა გამოსხივებულ ფოტონებს შორის, რაც ნიშნავს, რომ მათი ფაზა, პოლარიზაციის მდგომარეობა და გავრცელების მიმართულება შემთხვევითია.

Sსტიმულირებული შეწოვა

როდესაც დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე მყოფი ელექტრონი შთანთქავს ფოტონს, რომლის ენერგეტიკული დონის სხვაობა ტოლია მისზე, ის შეიძლება აღგზნდეს მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე. ამ პროცესს სტიმულირებულ შეწოვას უწოდებენ.

ლაზერებში, რეზონანსული ღრუ, რომელიც შედგება ორი პარალელური სარკისგან, ჩვეულებრივ გამოიყენება სტიმულირებული გამოსხივების პროცესის გასაძლიერებლად. ერთი სარკე არის მთლიანი არეკვლის სარკე, ხოლო მეორე სარკე არის ნახევრად ამრეკლი სარკე, რომელსაც შეუძლია ლაზერის ნაწილის გავლის საშუალება მისცეს.

ლაზერულ გარემოში არსებული ფოტონები ირეკლავენ წინ და უკან ორ სარკეს შორის და თითოეული ანარეკლი წარმოქმნის მეტ ფოტონს სტიმულირებული გამოსხივების პროცესის მეშვეობით, რითაც მიიღწევა სინათლის გაძლიერება. როდესაც სინათლის ინტენსივობა გარკვეულწილად იზრდება, ლაზერი წარმოიქმნება ნახევრად ამრეკლავი სარკის მეშვეობით.