เลเซอร์คืออะไร? หลักการของการสร้างเลเซอร์

เลเซอร์เป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญของมนุษยชาติหรือที่เรียกว่า "แสงที่สว่างที่สุด" ในชีวิตประจำวันเรามักจะเห็นแอพพลิเคชั่นเลเซอร์ต่าง ๆ เช่นความงามด้วยเลเซอร์การเชื่อมด้วยเลเซอร์นักฆ่ายุงเลเซอร์และอื่น ๆ วันนี้เรามีความเข้าใจอย่างละเอียดเกี่ยวกับเลเซอร์และหลักการที่อยู่เบื้องหลังรุ่นของพวกเขา

เลเซอร์คืออะไร?

เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้เลเซอร์เพื่อสร้างลำแสงพิเศษ เลเซอร์สร้างแสง lasing โดยการป้อนพลังงานจากแหล่งกำเนิดแสงภายนอกหรือแหล่งพลังงานลงในวัสดุผ่านกระบวนการของการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้น

เลเซอร์เป็นอุปกรณ์ออพติคอลที่ประกอบด้วยสื่อที่ใช้งานอยู่ (เช่นก๊าซของแข็งหรือของเหลว) ที่สามารถขยายแสงและตัวสะท้อนแสง สื่อที่ใช้งานอยู่ในเลเซอร์มักจะเป็นวัสดุที่เลือกและประมวลผลและลักษณะของมันจะเป็นตัวกำหนดความยาวคลื่นเอาต์พุตของเลเซอร์

แสงที่เกิดจากเลเซอร์มีลักษณะเฉพาะหลายประการ:

ประการแรกเลเซอร์เป็นแสงสีเดียวที่มีความถี่และความยาวคลื่นที่เข้มงวดมากซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการทางแสงพิเศษบางอย่าง

ประการที่สองเลเซอร์เป็นแสงที่สอดคล้องกันและเฟสของคลื่นแสงมีความสอดคล้องกันมากซึ่งสามารถรักษาความเข้มของแสงที่ค่อนข้างเสถียรในระยะทางไกล

ประการที่สามเลเซอร์เป็นแสงทิศทางสูงที่มีคานแคบมากและการโฟกัสที่ยอดเยี่ยมซึ่งสามารถใช้เพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงพื้นที่สูง

เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสง

หลักการของการสร้างเลเซอร์

การสร้างเลเซอร์เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกายภาพพื้นฐานสามกระบวนการ: การแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้นการปล่อยก๊าซธรรมชาติและการดูดซึมที่ถูกกระตุ้น

Sรังสี

การแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้นเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างเลเซอร์ เมื่ออิเล็กตรอนในระดับพลังงานสูงตื่นเต้นกับโฟตอนอื่นมันจะปล่อยโฟตอนด้วยพลังงานความถี่เฟสสถานะโพลาไรเซชันและทิศทางการแพร่กระจายในทิศทางของโฟตอนนั้น กระบวนการนี้เรียกว่ารังสีกระตุ้น กล่าวคือโฟตอนสามารถ“ โคลน” โฟตอนที่เหมือนกันผ่านกระบวนการของการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้น

Sการปล่อยก๊าซ

เมื่ออะตอม, ไอออนหรืออิเล็กตรอนของโมเลกุลเปลี่ยนจากระดับพลังงานสูงไปสู่ระดับพลังงานต่ำจะปล่อยโฟตอนของพลังงานจำนวนหนึ่งซึ่งเรียกว่าการปล่อยก๊าซธรรมชาติ การปล่อยโฟตอนดังกล่าวเป็นการสุ่มและไม่มีการเชื่อมโยงกันระหว่างโฟตอนที่ปล่อยออกมาซึ่งหมายถึงเฟสของพวกเขาสถานะโพลาไรเซชันและทิศทางการแพร่กระจายเป็นแบบสุ่มทั้งหมด

Sการดูดซึมที่กำหนดเวลา

เมื่ออิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานต่ำดูดซับโฟตอนที่มีความแตกต่างระดับพลังงานเท่ากับของตัวเองมันอาจตื่นเต้นกับระดับพลังงานสูง กระบวนการนี้เรียกว่าการดูดซึมที่ถูกกระตุ้น

ในเลเซอร์โพรงเรโซแนนท์ที่ประกอบด้วยกระจกคู่ขนานสองตัวมักจะใช้เพื่อปรับปรุงกระบวนการรังสีที่ถูกกระตุ้น กระจกหลังหนึ่งเป็นกระจกสะท้อนทั้งหมดและกระจกอีกตัวเป็นกระจกสะท้อนกึ่งซึ่งสามารถอนุญาตให้ส่วนหนึ่งของเลเซอร์ผ่าน

โฟตอนในตัวกลางเลเซอร์สะท้อนกลับไปกลับมาระหว่างสองกระจกและการสะท้อนแต่ละครั้งจะสร้างโฟตอนมากขึ้นผ่านกระบวนการรังสีที่ถูกกระตุ้น เมื่อความเข้มของแสงเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่งเลเซอร์จะถูกสร้างขึ้นผ่านกระจกกึ่งสะท้อน