Шта је ласер? Принцип генерисања ласера

Ласер је један од важних изума човечанства, познат као „најсветлија светлост“. У свакодневном животу често можемо видети различите ласерске апликације, као што су ласерска лепота, ласерско заваривање, ласерско убиство комараца и тако даље. Данас, хајде да детаљно разумемо ласере и принципе који стоје иза њихове генерације.

Шта је ласер?

Ласер је извор светлости који користи ласер да генерише посебан сноп светлости. Ласер генерише ласерско светло уношењем енергије из спољашњег извора светлости или извора енергије у материјал кроз процес стимулисаног зрачења.

Ласер је оптички уређај састављен од активног медијума (као што је гас, чврста или течна) који може да појача светлост и оптички рефлектор. Активни медијум у ласеру је обично одабран и обрађен материјал, а његове карактеристике одређују излазну таласну дужину ласера.

Светлост коју генерише ласер има неколико јединствених карактеристика:

Прво, ласери су монохроматско светло са веома строгим фреквенцијама и таласним дужинама, које могу да задовоље неке посебне оптичке потребе.

Друго, ласер је кохерентна светлост, а фаза светлосних таласа је веома конзистентна, што може одржавати релативно стабилан интензитет светлости на великим удаљеностима.

Треће, ласери су високо усмерена светлост са веома уским сноповима и одличним фокусирањем, што се може користити за постизање високе просторне резолуције.

Ласер је извор светлости

Принцип генерисања ласера

Генерисање ласера ​​укључује три основна физичка процеса: стимулисано зрачење, спонтана емисија и стимулисана апсорпција.

Sсимулирано зрачење

Стимулисано зрачење је кључ за генерисање ласера. Када је електрон на високом енергетском нивоу побуђен другим фотоном, он емитује фотон са истом енергијом, фреквенцијом, фазом, стањем поларизације и смером ширења у правцу тог фотона. Овај процес се назива стимулисано зрачење. То јест, фотон може да „клонира” идентичан фотон кроз процес стимулисаног зрачења, чиме се постиже појачање светлости.

Sпонтана емисија

Када електрон атома, јона или молекула пређе са високог енергетског нивоа на ниво ниске енергије, он ослобађа фотоне одређене количине енергије, што се назива спонтана емисија. Емисија таквих фотона је насумична и не постоји кохерентност између емитованих фотона, што значи да су њихова фаза, стање поларизације и правац ширења насумични.

Sстимулисана апсорпција

Када електрон на ниском енергетском нивоу апсорбује фотон са разликом у енергетском нивоу једнаком његовом сопственом, он може бити узбуђен до високог енергетског нивоа. Овај процес се назива стимулисана апсорпција.

У ласерима се обично користи резонантна шупљина састављена од два паралелна огледала за побољшање процеса стимулисаног зрачења. Једно огледало је огледало тоталне рефлексије, а друго огледало је полурефлективно огледало, које може дозволити да део ласера ​​прође кроз њега.

Фотони у ласерском медијуму се рефлектују напред-назад између два огледала, а сваки одраз производи више фотона кроз процес стимулисаног зрачења, чиме се постиже појачање светлости. Када се интензитет светлости повећа до одређене мере, ласер се генерише кроз полурефлектујуће огледало.