Що таке лазер? Принцип лазерного покоління

Лазер - одне з важливих винаходів людства, відоме як "найяскравіше світло". У повсякденному житті ми часто можемо бачити різні лазерні програми, такі як лазерна красуня, лазерне зварювання, лазерні вбивці комарів тощо. Сьогодні давайте детально розуміємо лазери та принципи, що стоять за їх поколінням.

Що таке лазер?

Лазер - це джерело світла, яке використовує лазер для створення спеціального променя світла. Лазер генерує лагідне світло, вводячи енергію із зовнішнього джерела світла або джерела живлення в матеріал через процес стимульованого випромінювання.

Лазер - це оптичний пристрій, що складається з активного середовища (наприклад, газу, твердого речовини або рідини), який може посилити світло та оптичний відбивач. Активне середовище в лазері, як правило, вибраний і оброблений матеріал, і його характеристики визначають вихідну довжину хвилі лазера.

Світло, що утворюється лазерами, має кілька унікальних характеристик:

По -перше, лазери - це монохроматичне світло з дуже суворими частотами та довжиною хвилі, які можуть задовольнити деякі спеціальні оптичні потреби.

По -друге, лазер є узгодженим світлом, а фаза світлових хвиль є дуже послідовною, яка може підтримувати відносно стабільну інтенсивність світла на великі відстані.

По -третє, лазери - це високо спрямоване світло з дуже вузькими балками та відмінним фокусуванням, які можна використовувати для досягнення високої просторової роздільної здатності.

Лазер - джерело світла

Принцип лазерного покоління

Генерація лазера включає три основні фізичні процеси: стимульоване випромінювання, спонтанне випромінювання та стимульоване поглинання.

SТимчасове випромінювання

Стимульоване випромінювання є ключем до лазерного генерації. Коли електрон з високим рівнем енергії збуджується іншим фотоном, він випромінює фотон з однаковою енергією, частотою, фазою, станом поляризації та напрямком поширення в напрямку цього фотона. Цей процес називається стимульованим випромінюванням. Тобто фотон може «клонувати» однаковий фотон через процес стимульованого випромінювання, тим самим досягаючи посилення світла.

Sпонтанне викиди

Коли атом, іон або молекула переходить від високого рівня енергії до низького рівня енергії, він вивільняє фотони певної кількості енергії, що називається спонтанним випромінюванням. Емісія таких фотонів є випадковою, і між випромінюваними фотонами немає когерентності, що означає, що їх фаза, стан поляризації та напрямок поширення всі випадкові.

Sчасовий поглинання

Коли електрон з низьким рівнем енергії поглинає фотон з різницею рівня енергії, рівним його власним, він може бути збудженим до високого рівня енергії. Цей процес називається стимульованим поглинанням.

У лазерах резонансна порожнина, що складається з двох паралельних дзеркал, зазвичай використовується для посилення стимульованого процесу випромінювання. Одне дзеркало - це повне відбитне дзеркало, а інше дзеркало - це напівзбиття дзеркала, яке може дозволити проходити частину лазера.

Фотони в лазерному середовищі відображають між двома дзеркалами, і кожне відображення виробляє більше фотонів через стимульований процес випромінювання, тим самим досягаючи посилення світла. Коли інтенсивність світла певною мірою збільшується, лазер генерується за допомогою напівбідання дзеркала.