Ako laser funguje
Okrem voľných elektrónových laserov sú základné pracovné princípy rôznych laserov rovnaké. Nevyhnutnou podmienkou pre generovanie laserového svetla je, že inverzia a zisk populácie sú väčšie ako strata, takže nevyhnutnými zložkami zariadenia sú budiaci (alebo čerpací) zdroj a pracovné médium s metastabilnou energiou. Bolestivosť je excitácia pracovného média na vzrušenie vzrušeného stavu, vytváranie podmienok na dosiahnutie a udržanie inverzie populácie. Stimulačné metódy zahŕňajú optické budenie, elektrické excitácie, chemické budenie a excitáciu jadrovej energie.
Metastabilná energetická hladina pracovného média je taká, že dominuje stimulačné žiarenie, čím sa dosahuje optická amplifikácia. Bežnou súčasťou laseru je rezonančná dutina, ale rezonančná dutina (pozri optickú dutinu) nie je neoddeliteľnou súčasťou. Rezonančná dutina umožňuje, aby fotóny v dutine mali konzistentnú frekvenciu, fázu a smer pohybu, a tým umožnili laseru dosiahnuť dobrú smernosť a súdržnosť. Navyše môže dôkladne skrátiť dĺžku pracovnej látky a môže tiež upraviť režim generovaného laseru zmenou dĺžky dutiny (tj výber režimu), takže laser má všeobecne rezonančnú dutinu.
Laser všeobecne pozostáva z troch častí
1. Pracovná látka: Jadro laseru môže byť ako pracovná látka laseru použitá len látka, ktorá môže dosiahnuť prechod na úrovni energie.
2, stimulačná energia: jeho úloha spočíva v poskytnutí energie pracovnej látke, atón je vzrušený z nízkej energetickej úrovne na vysokú energetickú úroveň vonkajšej energie. Zvyčajne existujú svetelná energia, tepelná energia, elektrická energia, chemická energia atď.
3. Optická rezonančná dutina: Prvým krokom je kontinuálne stimulované žiarenie pracovnej látky; druhým je kontinuálne zrýchľovať fotón; tretí je obmedzenie smeru výstupu laseru. Najjednoduchšia optická dutina pozostáva z dvoch navzájom paralelných zrkadiel umiestnených na koncoch laseru HeNe. Keď niektoré atómy deutéria prechádzajú medzi dvoma úrovňami energie, ktoré dosiahnu inverziu častíc a vyžarujú fotóny rovnobežné so smerom laseru, tieto fotóny sa budú odrážať tam a späť medzi dvoma zrkadlami, a tým neustále spôsobujú stimulované žiarenie. Veľmi rýchlo sa vyrába veľmi silný laser.
Čisté svetlo a stabilné spektrum lasera môžu byť použité v mnohých aspektoch.
Ruby Laser: Originálny laser bol rubín, ktorý bol vzrušený jasnou žiarovkou. Vyrobený laser bol skôr "impulzný laser" než trvalo stabilný lúč. Kvalita svetla produkovaného týmto laserom je v podstate odlišná od laseru vyrobeného laserovou diódou, ktorú dnes používame. Toto intenzívne vyžarovanie svetla, ktoré trvá len niekoľko nanosekúnd, je ideálne na zachytenie ľahko pohyblivých objektov, ako sú portréty holografických portrétov. Prvý laserový portrét sa narodil v roku 1967. Ruby lasery vyžadujú drahé rubíny a môžu produkovať len krátke sviečky.
Hélia laser: V roku 1960 navrhli vedci Ali Javan, William R. Brennet Jr. a Donald Herriot laser HeNe. Toto je prvý plynový laser, ktorý sa bežne používa v holografických fotografoch. Dve výhody: 1. Vytvárajte plynulý laserový výstup; 2. Nie je potrebné, aby blesková žiarovka vykonávala svetelné budenie, ale používala elektrický budiaci plyn.
Laserové diódy: Laserové diódy sú jedným z najčastejšie používaných laserov. Fenomén spontánnej rekombinácie elektrónov a otvorov na obidvoch stranách PN spojenia diódy sa nazýva spontánna emisia. Keď fotóny generované spontánnou emisiou prechádzajú cez polovodič, keď prechádzajú emitovanými elektrónovými pármi, môžu sa excitovať na rekombináciu na produkciu nových fotónov, ktoré indukujú excitované nosiče na rekombináciu a emitovanie nových fotónov. Tento fenomén sa nazýva stimulované žiarenie.
Ak je injekčný prúd dostatočne veľký, vytvorí sa nosné rozdelenie oproti stavu tepelnej rovnováhy, to znamená, že počet obyvateľov je obrátený. Keď sú nosiče v aktívnej vrstve vo veľkom počte zvrátení, malé množstvo spontánne generovaných fotónov vytvára indukčné žiarenie v dôsledku recipročného odrazu na obidvoch koncoch rezonančnej dutiny, čo vedie k selektívnej spätnej väzbe frekvenčnej selekčnej rezonancie alebo k získaniu pre určitú frekvenciu. Ak je zosilnenie väčšie ako strata absorpcie, z PN spojenia môže byť vyžarované koherentné svetlo s dobrou spektrálnou čiarou, laserom. Vynález laserových diód umožňuje rýchlu aplikáciu laserových aplikácií, rôzne typy skenovania informácií, optickú komunikáciu, lasery, laserové radary, laserové disky, laserové ukazovatele, zbierky supermarketov atď., A sústavne sa rozvíjajú a popularizujú rôzne aplikácie ,
