Kuidas laser töötab
Erinevate laserite põhilised tööpõhimõtted on vabad elektronlaserid. Laservalguse genereerimise hädavajalik tingimus on see, et populatsiooni inversioon ja võimendus on suurem kui kadu, nii et seadme hädavajalikud komponendid on ergastus (või pumbav) allikas ja töövahend, millel on metastabiilne energia. Ergastamine on töövahendi ergutamine, et erutada põnevil olekut, luues tingimused populatsiooni inversiooni saavutamiseks ja säilitamiseks. Soodustusmeetodite hulka kuuluvad optiline ergastus, elektriline ergastus, keemiline ergastus ja tuumaenergia ergastus.
Töökeskkonna metastabiilne energiatase on selline, et domineerib stimuleeritud kiirgus, saavutades seeläbi optilise võimenduse. Laseri ühine komponent on resonants-õõnsus, kuid resonantsõõnsus (vt optiline õõnsus) ei ole asendamatu komponent. Resonants-õõnsus võimaldab õõnsustes olevatel fotonitel olla ühtlane sagedus, faas ja liikumissuund, mis võimaldab laseril olla hea suundumus ja sidusus. Veelgi enam, see võib lühendada tööaine pikkust ja võib ka reguleeritud laseri režiimi reguleerida õõnsuse pikkuse (st režiimi valiku) muutmise teel, nii et laseril on üldiselt resonants-õõnsus.
Laser koosneb tavaliselt kolmest osast
1. Tööaine: Laseri tööainena võib kasutada laserit, ainult materjali, mis suudab saavutada energia taseme ülemineku.
2, stimuleeriv energia: tema roll on anda tööainele energiat, aatom on madalast energiast kõrgendatud välise energia kõrge tasemeni. Tavaliselt on kerge energia, soojusenergia, elektrienergia, keemiline energia jne.
3. Optiline resonants-õõnsus: Esimene tegevus on teha tööaine stimuleeritud kiirgus pidevalt; teine on fotoni pidev kiirendamine; kolmas on laseri väljundi suuna piiramine. Lihtsaim optiline õõnsus koosneb kahest vastastikku paralleelsest peeglist, mis paiknevad HeNe laseri otstes. Kui mõned deuteeriumi aatomid liiguvad kahe energia taseme vahel, mis saavutavad osakeste inversiooni ja emiteerivad fotoneid, mis on paralleelsed laseriga, peegeldavad need fotonid kahe peegli vahel edasi ja tagasi, põhjustades pidevalt stimuleeritud kiirgust. Väga tugev laser toodetakse väga kiiresti.
Laseri puhta kerge ja stabiilse spektri saab rakendada paljudes aspektides.
Ruby Laser: Algne laser oli rubiin, mis oli erksate välklambi abil põnevil. Toodetud laser oli pigem “impulsslaser” kui pidevalt stabiilne palk. Selle laseriga toodetud valguse kvaliteet erineb oluliselt laserist, mida toodab täna kasutatav laserdiood. See intensiivne valguseheide, mis kestab vaid mõningaid nanosekundeid, sobib kergesti liikuvate objektide, nagu holograafiliste portreed portreed, salvestamiseks. Esimene laserkompositsioon sündis 1967. aastal. Rubiinlaserid vajavad kallid rubiinid ja võivad tekitada vaid lühikesi valgust.
Heeliumi laser: 1960. aastal kavandasid HeNe laserit teadlased Ali Javan, William R. Brennet Jr ja Donald Herriot. See on esimene gaaslaser, mida tavaliselt kasutatakse holograafilistes fotograafides. Kaks eelist: 1. toodavad pidevat laseri väljundit; 2. Ei ole vaja välklambi valgust ergastamiseks, vaid kasutage elektrilist ergastusgaasi.
Laserdioodid: Laserdioodid on üks levinumaid lasereid. Dioodide PN ristmiku mõlemal küljel olevate elektronide ja aukude spontaanset rekombinatsiooni nähtust nimetatakse spontaanseks emissiooniks. Kui fotonid, mis tekivad spontaansest emissioonist, läbivad pooljuhtide, siis kui nad läbivad emiteeritud elektron-auku paari, võivad nad ergutada rekombineeruma, et toota uusi fotoneid, mis indutseerivad ergutatud kandjaid rekombineerima ja eraldama uusi fotoneid. Seda nähtust nimetatakse stimuleeritud kiirguseks.
Kui süstevool on piisavalt suur, moodustub termilise tasakaalu olekule vastupidine kandjajaotus, see tähendab, et populatsiooni arv on vastupidine. Kui aktiivkihis olevad kandjad on suurel arvul ümberpööramist, tekitavad väike kogus spontaanselt genereeritud fotoneid induktiivset kiirgust resonants-õõnsuse mõlemas otsas oleva vastastikuse peegelduse tõttu, mille tulemuseks on selektiivne tagasiside sageduse selektiivsest resonantsist või võimendumine teatud sagedusega. Kui võimendus on suurem kui neeldumiskadu, saab PN-ristmikust eraldada head spektraaljoonega laserit. Laserdioodide leiutamine võimaldab laserrakenduste kiiret rakendamist, erinevat tüüpi info skaneerimist, fiiberoptilist sidet, lasersagedust, laserradarit, laserplaate, laserotsikuid, supermarketikogusid jne ning erinevaid rakendusi arendatakse ja populariseeritakse pidevalt .
