Што е ласер? Принципот на ласерско генерирање

Ласерот е еден од важните пронајдоци на човештвото, познат како „најсветлата светлина“. Во секојдневниот живот, често можеме да видиме различни ласерски апликации, како што се ласерска убавина, ласерско заварување, ласерски убијци на комарци итн. Денес, ајде да имаме детално разбирање за ласерите и принципите зад нивната генерација.

Што е ласер?

Ласерот е извор на светлина кој користи ласер за да генерира посебен зрак светлина. Ласерот генерира ласерска светлина со внесување енергија од надворешен извор на светлина или извор на енергија во материјалот преку процесот на стимулирано зрачење.

Ласерот е оптички уред составен од активен медиум (како гас, цврст или течен) кој може да ја засили светлината и оптички рефлектор. Активниот медиум во ласерот е обично одбран и обработен материјал, а неговите карактеристики ја одредуваат излезната бранова должина на ласерот.

Светлината генерирана од ласерите има неколку уникатни карактеристики:

Прво, ласерите се монохроматска светлина со многу строги фреквенции и бранови должини, кои можат да задоволат некои посебни оптички потреби.

Второ, ласерот е кохерентна светлина, а фазата на светлосните бранови е многу конзистентна, што може да одржува релативно стабилен интензитет на светлина на долги растојанија.

Трето, ласерите се високо насочена светлина со многу тесни зраци и одлично фокусирање, што може да се користи за да се постигне висока просторна резолуција.

Ласерот е извор на светлина

Принципот на ласерско генерирање

Генерирањето на ласерот вклучува три основни физички процеси: стимулирана радијација, спонтана емисија и стимулирана апсорпција.

SТимулирано зрачење

Стимулираното зрачење е клучот за ласерско генерирање. Кога електрон на високо енергетско ниво е возбуден од друг фотон, тој емитира фотон со иста енергија, фреквенција, фаза, состојба на поларизација и насока на ширење во насока на тој фотон. Овој процес се нарекува стимулирано зрачење. Односно, фотонот може да „клонира“ идентичен фотон преку процесот на стимулирано зрачење, а со тоа да постигне засилување на светлината.

Sпонтана емисија

Кога електронот на атом, јон или молекула преминува од високо енергетско на ниско ниво на енергија, тој ослободува фотони со одредена количина на енергија, што се нарекува спонтана емисија. Емисијата на таквите фотони е случајна и нема кохерентност помеѓу емитираните фотони, што значи дека нивната фаза, состојбата на поларизација и насоката на ширење се случајни.

Sстимулирана апсорпција

Кога електрон на ниско енергетско ниво апсорбира фотон со разлика во енергетското ниво еднаква на неговата, тој може да биде возбуден до високо ниво на енергија. Овој процес се нарекува стимулирана апсорпција.

Кај ласерите, резонантната празнина составена од две паралелни огледала обично се користи за подобрување на процесот на стимулирано зрачење. Едното огледало е огледало со целосна рефлексија, а другото огледало е полурефлектирачко огледало, кое може да дозволи дел од ласерот да помине низ.

Фотоните во ласерскиот медиум се рефлектираат напред-назад помеѓу две огледала, и секоја рефлексија произведува повеќе фотони преку процесот на стимулирано зрачење, со што се постигнува засилување на светлината. Кога интензитетот на светлината се зголемува до одреден степен, ласерот се генерира преку полурефлектирачко огледало.