Kako deluje laser
Osnovni principi delovanja različnih laserjev so enaki, razen za laserje za proste elektrone. Nepogrešljiv pogoj za generiranje laserske svetlobe je, da sta populacijska inverzija in pridobitev večja od izgube, zato sta nepogrešljiva sestavina naprave vzbujalni (ali črpalni) vir in delovni medij z metastabilno energijsko ravnjo. Vzbujanje je vzbujanje delovnega medija za vzbujanje vzburjenega stanja, ustvarjanje pogojev za doseganje in ohranjanje inverzije populacije. Spodbujevalne metode vključujejo optično vzbujanje, električno vzbujanje, kemično vzbujanje in vzbujanje jedrske energije.
Metastabilna energijska raven delovnega medija je taka, da prevladuje stimulirano sevanje, s čimer se doseže optično ojačanje. Skupna komponenta laserja je resonančna votlina, vendar resonančna votlina (glej optično votlino) ni nepogrešljiva sestavina. Resonančna votlina omogoča, da imajo fotoni v votlini dosledno frekvenco, fazo in smer vožnje, kar omogoča, da ima laser dobro usmerjenost in koherentnost. Poleg tega lahko skrajša dolžino delovne snovi dobro in lahko prilagodi tudi način ustvarjenega laserja s spremembo dolžine votline (tj. Izbiro načina), zato ima laser na splošno resonančno votlino.
Laser je na splošno sestavljen iz treh delov
1. Delovna snov: Jedro laserja lahko kot delovno snov laserja uporablja le material, ki lahko doseže prehod na ravni energije.
2, spodbujevalna energija: njena vloga je, da daje energijo delovni snovi, atom je vzbujen iz nizke energetske ravni na visoko energetsko raven zunanje energije. Običajno so prisotne svetlobna energija, toplotna energija, električna energija, kemična energija itd.
3. Optična resonančna votlina: Prvo dejanje je neprekinjeno ustvarjanje stimuliranega sevanja delovne snovi; drugi je, da stalno pospešuje foton; tretji je omejiti smer laserskega izhoda. Najenostavnejša optična votlina je sestavljena iz dveh med seboj vzporednih ogledal, nameščenih na koncih HeNe laserja. Ko nekateri atomi devterija preidejo med dve energijski ravni, ki dosežejo inverzijo delcev, in oddajajo fotone vzporedno s smerjo laserja, bodo ti fotoni odsevali naprej in nazaj med dvema ogledaloma in s tem nenehno povzročali stimulirano sevanje. Zelo močan laser se proizvaja zelo hitro.
Čisti svetlobni in stabilni spekter laserja lahko uporabimo v mnogih pogledih.
Ruby Laser: Originalni laser je bil rubin, ki ga je navdušila svetla bliskavica. Proizvedeni laser je bil »impulzni laser« namesto neprekinjeno stabilnega žarka. Kakovost svetlobe, ki jo proizvaja ta laser, se bistveno razlikuje od laserja, ki ga proizvaja laserska dioda, ki jo uporabljamo danes. Ta intenzivna svetlobna emisija, ki traja le nekaj nanosekund, je idealna za zajemanje predmetov, ki jih je enostavno premikati, kot so portreti holografskih portretov. Prvi laserski portret je bil rojen leta 1967. Rubini laserji zahtevajo drage rubine in lahko proizvajajo le kratke izbruhe svetlobe.
Helijev laser: Leta 1960 so znanstveniki Ali Javan, William R. Brennet Jr in Donald Herriot izdelali HeNe laser. To je prvi plinski laser, ki se običajno uporablja pri holografskih fotografih. Dve prednosti: 1. Izdelajte neprekinjen laserski izhod; 2. Ni potrebe za bliskavico za izvedbo svetlobnega vzbujanja, ampak za uporabo električnega vzbujevalnega plina.
Laserske diode: Laserske diode so eden najpogosteje uporabljenih laserjev. Pojav spontane rekombinacije elektronov in lukenj na obeh straneh PN stičišča diode se imenuje spontana emisija. Ko fotoni, ki jih generira spontana emisija, preidejo skozi polprevodnik, potem ko preidejo skozi izpuščene pare elektron-luknja, se lahko vzburijo, da se rekombinirajo za produkcijo novih fotonov, ki inducirajo vzbujene nosilce za rekombinacijo in oddajanje novih fotonov. Pojav se imenuje stimulirano sevanje.
Če je vhodni tok dovolj velik, se tvori porazdelitev nosilca, ki je nasprotna termičnemu ravnotežnemu stanju, to pomeni, da je populacijska številka obrnjena. Ko so nosilci v aktivni plasti v velikem številu reverzij, majhna količina spontano ustvarjenih fotonov povzroči induktivno sevanje zaradi vzajemnega odboja na obeh koncih resonančne votline, kar ima za posledico selektivno povratno zvezo s frekvenčno selektivno resonanco ali dobiček za določeni frekvenci. Ko je dobiček večji od absorpcijske izgube, se iz stičišča PN lahko oddaja koherentna svetloba z dobro spektralno linijo, laser. Izum laserskih diod omogoča hitro uporabo laserskih aplikacij, različne vrste skeniranja informacij, optično komunikacijo, lasersko merjenje, laserske radarje, laserske diske, laserske kazalce, zbirke supermarketov itd. .
