Çfarë është një lazer? Parimi i gjenerimit të lazerit

Lazeri është një nga shpikjet e rëndësishme të njerëzimit, i njohur si "drita më e ndritshme". Në jetën e përditshme, shpesh mund të shohim aplikime të ndryshme lazer, të tilla si bukuria me laser, saldimi me lazer, vrasësit e mushkonjave me lazer, etj. Sot, le të kemi një kuptim të hollësishëm të lazerëve dhe parimeve të gjenerimit të tyre.

Çfarë është një lazer?

Lazeri është një burim drite që përdor një lazer për të gjeneruar një rreze të veçantë drite. Një lazer gjeneron dritë lasing duke futur energji nga një burim i jashtëm drite ose burim energjie në material përmes procesit të rrezatimit të stimuluar.

Një lazer është një pajisje optike e përbërë nga një medium aktiv (si gazi, i ngurtë ose i lëngshëm) që mund të amplifikojë dritën dhe një reflektor optik. Mjeti aktiv në një lazer është zakonisht një material i përzgjedhur dhe i përpunuar, dhe karakteristikat e tij përcaktojnë gjatësinë e valës së daljes së lazerit.

Drita e gjeneruar nga lazeri ka disa karakteristika unike:

Së pari, lazerët janë dritë monokromatike me frekuenca dhe gjatësi vale shumë strikte, të cilat mund të plotësojnë disa nevoja të veçanta optike.

Së dyti, lazeri është dritë koherente dhe faza e valëve të dritës është shumë e qëndrueshme, gjë që mund të mbajë intensitet relativisht të qëndrueshëm të dritës në distanca të gjata.

Së treti, lazerët janë dritë shumë të drejtuar me rreze shumë të ngushta dhe fokusim të shkëlqyeshëm, të cilat mund të përdoren për të arritur rezolucion të lartë hapësinor.

Lazeri është një burim drite

Parimi i gjenerimit të lazerit

Gjenerimi i lazerit përfshin tre procese fizike bazë: rrezatim të stimuluar, emetim spontan dhe përthithje të stimuluar.

Srrezatimi i stimuluar

Rrezatimi i stimuluar është çelësi i gjenerimit të lazerit. Kur një elektron në një nivel të lartë energjie ngacmohet nga një foton tjetër, ai lëshon një foton me të njëjtën energji, frekuencë, fazë, gjendje polarizimi dhe drejtim të përhapjes në drejtim të atij fotoni. Ky proces quhet rrezatim i stimuluar. Kjo do të thotë, një foton mund të "klonojë" një foton identik përmes procesit të rrezatimit të stimuluar, duke arritur kështu amplifikimin e dritës.

Semetim pontan

Kur elektroni i një atomi, joni ose molekule kalon nga një nivel i lartë energjie në një nivel të ulët energjie, ai lëshon fotone të një sasie të caktuar energjie, e cila quhet emetim spontan. Emetimi i fotoneve të tilla është i rastësishëm dhe nuk ka koherencë midis fotoneve të emetuara, që do të thotë se faza e tyre, gjendja e polarizimit dhe drejtimi i përhapjes janë të gjitha të rastësishme.

Sthithjen e stimuluar

Kur një elektron në një nivel të ulët energjie thith një foton me një ndryshim të nivelit të energjisë të barabartë me të tijin, ai mund të ngacmohet në një nivel të lartë energjie. Ky proces quhet thithje e stimuluar.

Në lazer, një zgavër rezonante e përbërë nga dy pasqyra paralele zakonisht përdoret për të përmirësuar procesin e rrezatimit të stimuluar. Një pasqyrë është një pasqyrë reflektimi total, dhe pasqyra tjetër është një pasqyrë gjysmë reflektimi, e cila mund të lejojë që një pjesë e lazerit të kalojë.

Fotonet në mjedisin lazer reflektojnë mbrapa dhe mbrapa midis dy pasqyrave, dhe çdo reflektim prodhon më shumë fotone përmes procesit të rrezatimit të stimuluar, duke arritur kështu amplifikimin e dritës. Kur intensiteti i dritës rritet në një masë të caktuar, lazeri gjenerohet përmes një pasqyre gjysmë reflektuese.