레이저란 무엇입니까? 레이저 생성의 원리

레이저는 '가장 밝은 빛'으로 알려진 인류의 중요한 발명품 중 하나입니다. 일상생활에서는 레이저 미용, 레이저 용접, 레이저 모기살해기 등 다양한 레이저 응용을 자주 볼 수 있습니다. 오늘은 레이저와 레이저 생성 원리에 대해 자세히 알아보겠습니다.

레이저란 무엇입니까?

레이저는 레이저를 사용하여 특수한 광선을 생성하는 광원입니다. 레이저는 자극 방사선 과정을 통해 외부 광원이나 전원으로부터 에너지를 재료에 입력하여 레이저 광을 생성합니다.

레이저는 빛을 증폭시킬 수 있는 활성 매질(예: 기체, 고체, 액체)과 반사판으로 구성된 광학 장치입니다. 레이저의 활성 매체는 일반적으로 선택되고 처리된 재료이며, 그 특성은 레이저의 출력 파장을 결정합니다.

레이저에 의해 생성된 빛에는 몇 가지 독특한 특성이 있습니다.

첫째, 레이저는 매우 엄격한 주파수와 파장을 갖는 단색광이므로 일부 특수한 광학 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

둘째, 레이저는 응집성 빛이며, 광파의 위상이 매우 일정하여 장거리에 걸쳐 비교적 안정적인 광도를 유지할 수 있습니다.

셋째, 레이저는 매우 좁은 빔과 탁월한 초점을 갖춘 방향성이 높은 빛으로 높은 공간 분해능을 달성하는 데 사용할 수 있습니다.

레이저는 광원이다

레이저 생성의 원리

레이저 생성에는 자극 방사선, 자연 방출, 자극 흡수의 세 가지 기본 물리적 과정이 포함됩니다.

S시뮬레이션 방사선

자극 방사선은 레이저 생성의 핵심입니다. 높은 에너지 준위의 전자가 다른 광자에 의해 여기되면 해당 광자 방향으로 동일한 에너지, 주파수, 위상, 편광 상태 및 전파 방향을 가진 광자를 방출합니다. 이 과정을 자극 방사선이라고 합니다. 즉, 광자는 자극 방사선 과정을 통해 동일한 광자를 "복제"하여 빛의 증폭을 달성할 수 있습니다.

S자발성 방출

원자, 이온 또는 분자의 전자가 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 전환될 때 특정 양의 에너지의 광자를 방출하는데, 이를 자연 방출이라고 합니다. 이러한 광자의 방출은 무작위이며 방출된 광자 사이에는 일관성이 없습니다. 이는 위상, 편광 상태 및 전파 방향이 모두 무작위임을 의미합니다.

S동시 흡수

낮은 에너지 준위의 전자가 자신과 동일한 에너지 준위 차이를 갖는 광자를 흡수하면 높은 에너지 준위로 여기될 수 있습니다. 이 과정을 자극 흡수라고 합니다.

레이저에서는 두 개의 평행 거울로 구성된 공진 공동이 일반적으로 유도 방사선 과정을 향상시키는 데 사용됩니다. 한 거울은 전반사 거울이고, 다른 거울은 레이저의 일부가 통과할 수 있는 반반사 거울입니다.

레이저 매질의 광자는 두 개의 거울 사이에서 앞뒤로 반사되며, 반사될 때마다 자극 방사선 과정을 통해 더 많은 광자가 생성되어 빛이 증폭됩니다. 빛의 세기가 어느 정도 증가하면 반반사경을 통해 레이저가 발생됩니다.