V roce 1960 světově první umělé laser propíchnout pohoda laboratoře kalifornské Sis a rubínového laseru vynalezl Theodore Mehman otevřela dveře do lidské stvoření laserů a využití laserů k transformaci světa. Od posledních padesát let rozvoj vědy laseru bylo rychlé a popularizace a použití laserové technologie vstoupil i životy lidí ze všech aspektů. Ale většina lidí prostě ví, že lasery mají takový účel, ale oni nevědí, jak laser pochází. Proto tento článek vám vysvětlí princip laseru formace v relativně společný jazyk.
Pochopit princip laserové formace, nejprve pochopit, co je na energetické úrovni. Jednoduše řečeno energetická úroveň je stát, v němž každý atom (ve skutečnosti Mimojaderný elektron) nese určité množství energie, a různé energetické hladiny naznačují, že energii vedenou atomu se liší. Čím vyšší je úroveň energie, tím vyšší energie Mimojaderný elektronů a tím snazší je odtrhnout se od jádra. V zájmu pochopení, nejjednodušší atom vodíku atomové struktury se bere jako příklad.
n představuje kvantové číslo odpovídající úroveň energie E atomu. Při n = 1, to znamená hladina energie v ustáleném stavu atomu vodíku, který se nazývá stavu (E1 úroveň). n = 2, 3, 4, atd., se nazývají excitovaných stavů (úroveň energie E2, E3 energetické hladiny, E4 energetické hladiny, atd.). Podle teorie dánský fyzik Bohr atom je stabilizovaná půdu, pokud je nadšen okolního světa a absorbuje odpovídající vnější energii, přeskočí na vyšší úroveň energie tvoří excitovaného stavu. Atom nestabilní v nabuzeném stavu. Když atom v nabuzeném stavu, spontánně přechází na nižší energetické hladiny. Po jedné nebo několika přechodů do základního stavu odpovídající energie se uvolňuje během přechodu na nízkou úroveň energie. Tato odpovídající energie existuje ve formě fotonů o určité frekvenci, který lze vypočítat z hodnoty na pravé straně diagramu energetické hladiny a fotonové energie E = hν = Em - En. h je pevná hodnota měřené fyzik (Planckova konstanta), ν je frekvence fotonu (frekvence, kterou foton je propuštěn z excitovaného stavu do normálního stavu, což je frekvence vnější vyzářeného světla, které je laser když l Aser tvoří. Frekvenci, která určuje vlnovou délku λ laserové = c / ν, c je rychlost světla).
Po pochopení struktury energetické úrovně, Pojďme se podívat, jak se tvoří laser. Kvůli snadnému pochopení, nejjednodušší rubínového laseru se bere jako příklad. Rubínový laser je Polovodičový laser. Pracovní látka je ruby prut. Crystal matrix je Al2O3, který je úplně s 0,05 % Cr2O3. Akce laser v ruby je dosaženo procesu vynucené emise Cr3 + (chrom iontu), takže Cr3 + se často nazývá aktivace iont, který je "orgánem" laseru v ruby. Hlavní složkou Ruby, oxid hlinitý, je pouze matice obsahující chrom ionty, která má pouze nepřímý účinek na laserovou akci. Jeho struktura energetická úroveň je, jak je uvedeno:
Když se čerpadlo rozsvítí ruby, Cr3 + iontů v stavu absorbuje světlo určité vlnové délky a přechází na úroveň E3. Cr3 + iontů má velmi krátkou životnost na této úrovni energetické (velmi nestabilní, o 10-9 s) a tak rychle prochází přechodové záření (ne záření přechod odkazuje na výměny energie s okolním světem atomové srážky, to znamená, tepelný pohyb uvnitř krystalu, tak, že změní energetické úrovně, emitujících ani absorpci fotonů) přechody na úroveň E2. Úroveň energie E2 má dlouhou životnost (asi 3 MS), nazývají metastabilní hladina energie, v nichž více Cr3 + je možné sbírat ionty. Když externí čerpadlo je dostatečně silná, inverze populace je tvořen mezi úrovni E1 a E2 úroveň, to znamená, je větší než úroveň E1 počet Cr3 + ionty na hladinu E2. Inverze populace je realizován, každý externí foton s energií hν nadchne atom na úrovni E2 usnadnit přechod do normálního stavu a uvolnění fotonů s energií hν a celkové fotonové energie změní na 2, 2 mění 4 , 4 změny 8... tedy dosažení procesu stimulované záření zesílení (zisk). Vzhledem k tomu, opt. dutina má ztrátu na optické zesílení, laser je výstup pouze v případě zesílení zesílení dráždění záření je vyšší než různé ztráty v laseru.
