Wat is een laser? Het principe van lasergeneratie.

De laser is een van de belangrijkste uitvindingen van de mensheid, ook wel bekend als het "helderste licht". In het dagelijks leven zien we vaak diverse lasertoepassingen, zoals laserbehandelingen voor schoonheid, laserlassen, laser-muggenverdelgers, enzovoort. Laten we vandaag eens dieper ingaan op lasers en de principes achter hun opwekking.

Wat is een laser?

Een laser is een lichtbron die een laser gebruikt om een ​​speciale lichtstraal te genereren. Een laser genereert laserlicht door energie van een externe lichtbron of stroombron in het materiaal te brengen via het proces van gestimuleerde straling.

Een laser is een optisch apparaat dat bestaat uit een actief medium (zoals gas, vaste stof of vloeistof) dat licht kan versterken en een optische reflector. Het actieve medium in een laser is meestal een geselecteerd en bewerkt materiaal, en de eigenschappen ervan bepalen de golflengte van de laseruitstraling.

Het licht dat door lasers wordt gegenereerd, heeft een aantal unieke eigenschappen:

Ten eerste zijn lasers monochromatisch licht met zeer specifieke frequenties en golflengten, wat kan voldoen aan bepaalde bijzondere optische behoeften.

Ten tweede is laserlicht coherent en is de fase van de lichtgolven zeer consistent, waardoor een relatief stabiele lichtintensiteit over lange afstanden kan worden gehandhaafd.

Ten derde zijn lasers zeer gericht licht met zeer smalle bundels en uitstekende focussering, wat gebruikt kan worden om een ​​hoge ruimtelijke resolutie te bereiken.

Een laser is een lichtbron.

Het principe van lasergeneratie

De opwekking van laserlicht omvat drie fundamentele fysische processen: gestimuleerde straling, spontane emissie en gestimuleerde absorptie.

Sgetimede straling

Gestimuleerde straling is de sleutel tot lasergeneratie. Wanneer een elektron met een hoge energie door een ander foton wordt aangeslagen, zendt het een foton uit met dezelfde energie, frequentie, fase, polarisatietoestand en voortplantingsrichting in de richting van dat foton. Dit proces wordt gestimuleerde straling genoemd. Met andere woorden, een foton kan een identiek foton "klonen" door middel van gestimuleerde straling, waardoor lichtversterking wordt bereikt.

Sspontane emissie

Wanneer een elektron van een atoom, ion of molecuul overgaat van een hoog energieniveau naar een laag energieniveau, komen er fotonen met een bepaalde hoeveelheid energie vrij. Dit wordt spontane emissie genoemd. De emissie van dergelijke fotonen is willekeurig en er is geen coherentie tussen de uitgezonden fotonen, wat betekent dat hun fase, polarisatietoestand en voortplantingsrichting allemaal willekeurig zijn.

Sgetimede absorptie

Wanneer een elektron op een laag energieniveau een foton absorbeert met een energieverschil gelijk aan zijn eigen energieniveau, kan het naar een hoger energieniveau worden gebracht. Dit proces wordt gestimuleerde absorptie genoemd.

Bij lasers wordt doorgaans een resonantieholte gebruikt die bestaat uit twee parallelle spiegels om het gestimuleerde stralingsproces te versterken. De ene spiegel is een totale reflectiespiegel en de andere een semi-reflectiespiegel, waardoor een deel van de laserstraling erdoorheen kan.

De fotonen in het lasermedium weerkaatsen heen en weer tussen twee spiegels, en elke weerkaatsing produceert meer fotonen door het proces van gestimuleerde straling, waardoor lichtversterking wordt bereikt. Wanneer de lichtintensiteit tot een bepaald niveau toeneemt, wordt laserlicht gegenereerd door een halfdoorlatende spiegel.