Лазер гэж юу вэ? Лазер үүсгэх зарчим

Лазер бол "хамгийн тод гэрэл" гэгддэг хүн төрөлхтний чухал шинэ бүтээлүүдийн нэг юм. Өдөр тутмын амьдралд бид лазер гоо сайхан, лазер гагнуур, лазер шумуул устгагч гэх мэт янз бүрийн лазерын хэрэглээг ихэвчлэн харж болно. Өнөөдөр лазерын тухай нарийвчилсан ойлголт, тэдгээрийн үеийн зарчмуудыг олж мэдье.

Лазер гэж юу вэ?

Лазер бол тусгай гэрлийн цацраг үүсгэхийн тулд лазер ашигладаг гэрлийн эх үүсвэр юм. Лазер нь өдөөгдсөн цацрагийн процессоор гадны гэрлийн эх үүсвэр эсвэл эрчим хүчний эх үүсвэрээс энергийг материалд оруулах замаар цацрагийн гэрлийг үүсгэдэг.

Лазер нь идэвхтэй орчин (хий, хатуу, шингэн гэх мэт) -ээс бүрдэх оптик төхөөрөмж бөгөөд гэрэл болон оптик тусгалыг нэмэгдүүлэх чадвартай. Лазер дахь идэвхтэй орчин нь ихэвчлэн сонгосон, боловсруулсан материал бөгөөд түүний шинж чанар нь лазерын гаралтын долгионы уртыг тодорхойлдог.

Лазераас үүссэн гэрэл нь хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг.

Нэгдүгээрт, лазерууд нь маш нарийн давтамж, долгионы урттай монохромат гэрэл бөгөөд зарим тусгай оптик хэрэгцээг хангаж чаддаг.

Хоёрдугаарт, лазер нь уялдаатай гэрэл бөгөөд гэрлийн долгионы үе шат нь маш тогтвортой бөгөөд хол зайд харьцангуй тогтвортой гэрлийн эрчмийг хадгалж чаддаг.

Гуравдугаарт, лазерууд нь маш нарийн туяатай, маш сайн фокустай, өндөр чиглэлтэй гэрэл бөгөөд үүнийг орон зайн өндөр нарийвчлалтай болгоход ашиглаж болно.

Лазер бол гэрлийн эх үүсвэр юм

Лазер үүсгэх зарчим

Лазер үүсэх нь өдөөх цацраг, аяндаа ялгарах, шингээх гэсэн гурван үндсэн физик процессыг хамардаг.

Sхурдасгасан цацраг

Өдөөгдсөн цацраг нь лазер үүсгэх түлхүүр юм. Өндөр энергийн түвшинд байгаа электрон өөр фотоноор өдөөгдөж байх үед тэр фотоны чиглэлд ижил энерги, давтамж, фаз, туйлшралын төлөв, тархалтын чиглэлтэй фотоныг ялгаруулдаг. Энэ процессыг өдөөгдсөн цацраг гэж нэрлэдэг. Өөрөөр хэлбэл, фотон нь өдөөгдсөн цацрагийн процессоор ижил фотоныг "клончлох" боломжтой бөгөөд ингэснээр гэрлийн өсөлтийг бий болгодог.

Sпонтан ялгарал

Атом, ион, молекулын электрон өндөр энергийн түвшнээс бага энергийн түвшинд шилжих үед тодорхой хэмжээний энергитэй фотонуудыг ялгаруулдаг бөгөөд үүнийг аяндаа ялгарах гэж нэрлэдэг. Ийм фотонуудын ялгаралт нь санамсаргүй бөгөөд ялгарч буй фотонуудын хооронд уялдаа холбоо байхгүй бөгөөд энэ нь тэдгээрийн фаз, туйлшралын төлөв, тархалтын чиглэл бүгд санамсаргүй байна гэсэн үг юм.

Sхурдасгасан шингээлт

Бага энергийн түвшинд байгаа электрон нь өөрийнхтэй тэнцүү энергийн түвшний зөрүүтэй фотоныг шингээх үед өндөр энергийн түвшинд өдөөгдөж болно. Энэ процессыг өдөөгдсөн шингээлт гэж нэрлэдэг.

Лазерын хувьд хоёр зэрэгцээ толиноос бүрдэх резонансын хөндийг ихэвчлэн өдөөгдсөн цацрагийн үйл явцыг сайжруулахад ашигладаг. Нэг толин тусгал нь нийт тусгал, нөгөө толин тусгал нь хагас тусгал бөгөөд лазерын тодорхой хэсгийг нэвтрүүлэх боломжтой.

Лазер орчин дахь фотонууд нь хоёр толины хооронд нааш цааш тусдаг бөгөөд тусгал бүр нь өдөөгдсөн цацрагийн процессоор илүү их фотон үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр гэрлийг олшруулдаг. Гэрлийн эрч хүч тодорхой хэмжээгээр нэмэгдэхэд хагас тусгал толины тусламжтайгаар лазер үүсдэг.