Hva er en laser? Prinsippet om lasergenerering

Laser er en av de viktige oppfinnelsene av menneskeheten, kjent som det "lyseste lyset". I dagliglivet kan vi ofte se forskjellige laserapplikasjoner, for eksempel laser skjønnhet, lasersveising, laser myggdrepere, og så videre. La oss i dag ha en detaljert forståelse av lasere og prinsippene bak deres generasjon.

Hva er en laser?

Laser er en lyskilde som bruker en laser for å generere en spesiell lysstråle. En laser genererer laseringslys ved å legge inn energi fra en ekstern lyskilde eller strømkilde inn i materialet gjennom prosessen med stimulert stråling.

En laser er en optisk enhet sammensatt av et aktivt medium (for eksempel gass, fast eller væske) som kan forsterke lys og en optisk reflektor. Det aktive mediet i en laser er vanligvis et valgt og bearbeidet materiale, og dets egenskaper bestemmer utgangsbølgelengden til laseren.

Lyset generert av lasere har flere unike egenskaper:

For det første er lasere monokromatisk lys med veldig strenge frekvenser og bølgelengder, som kan dekke noen spesielle optiske behov.

For det andre er laser sammenhengende lys, og fasen av lysbølger er veldig konsistent, noe som kan opprettholde relativt stabil lysintensitet over lange avstander.

For det tredje er lasere svært retningsbestemt lys med veldig smale bjelker og utmerket fokusering, som kan brukes til å oppnå høy romlig oppløsning.

Laser er en lyskilde

Prinsippet om lasergenerering

Generering av laser involverer tre grunnleggende fysiske prosesser: stimulert stråling, spontan utslipp og stimulert absorpsjon.

STimulert stråling

Stimulert stråling er nøkkelen til lasergenerering. Når et elektron på et høyt energinivå blir begeistret av et annet foton, avgir det et foton med samme energi, frekvens, fase, polarisasjonstilstand og forplantningsretning i retning av det fotonet. Denne prosessen kalles stimulert stråling. Det vil si at et foton kan "klone" et identisk foton gjennom prosessen med stimulert stråling, og dermed oppnå amplifisering av lys.

SPontan utslipp

Når et atom, ion eller molekyls elektron overganger fra et høyt energinivå til et lavt energinivå, frigjør det fotoner av en viss mengde energi, som kalles spontan utslipp. Utslippet av slike fotoner er tilfeldig, og det er ingen sammenheng mellom de utsendte fotonene, som betyr at deres fase, polariseringstilstand og forplantningsretning er tilfeldig.

STimulert absorpsjon

Når et elektron på et lavt energinivå absorberer et foton med en energinivåforskjell som er lik sin egen, kan det bli begeistret for et høyt energinivå. Denne prosessen kalles stimulert absorpsjon.

Hos lasere brukes et resonanshulrom sammensatt av to parallelle speil vanligvis for å forbedre den stimulerte strålingsprosessen. Det ene speilet er et totalt refleksjonsspeil, og det andre speilet er et semi -refleksjonsspeil, som kan tillate en del av laseren å passere gjennom.

Fotonene i lasermediet reflekterer frem og tilbake mellom to speil, og hver refleksjon produserer flere fotoner gjennom den stimulerte strålingsprosessen, og oppnår dermed amplifisering av lys. Når lysintensiteten øker til en viss grad, genereres laser gjennom et semi -reflekterende speil.