Jak funguje laser
Kromě volných elektronových laserů jsou základní principy různých laserů stejné. Nepostradatelným předpokladem pro generování laserového světla je to, že populační inverse a zisk jsou větší než ztráta, takže nepostradatelnými součástmi zařízení jsou buzení (nebo čerpací) zdroj a pracovní médium s hladinou metastabilní energie. Vzrušení je vzrušení pracovního média, které vyvolává vzrušený stav, vytváří podmínky pro dosažení a udržení inverze populace. Motivační metody zahrnují optické buzení, elektrické excitace, chemické buzení a excitace jaderné energie.
Metastabilní energetická hladina pracovního média je taková, že dominuje stimulační záření, čímž se dosáhne optického zesílení. Obvyklá součást laseru je rezonanční dutina, ale rezonanční dutina (viz optická dutina) není nezbytnou součástí. Rezonanční dutina umožňuje, aby fotony v dutině měly konzistentní frekvenci, fázi a směr pohybu, a umožnily tak laseru mít dobrou směrovost a soudržnost. Kromě toho může zkrátit délku pracovní látky dobře a může také upravit režim generovaného laseru změnou délky dutiny (tj. Výběr režimu), takže laser má obecně rezonanční dutinu.
Laser obecně sestává ze tří částí
1. Pracovní látka: Jádro laseru, pouze materiál, který může dosáhnout přechodu na úrovni energie, lze použít jako pracovní látku laseru.
2, stimulační energie: jeho úkolem je dát energii pracovní látce, atom je vzrušen z nízké energetické úrovně k vysoké energetické úrovni vnější energie. Obvykle se jedná o světelnou energii, tepelnou energii, elektrickou energii, chemickou energii a tak dále.
3. Optická rezonanční dutina: Prvním úkolem je průběžně stimulovat ozařování pracovní látky; druhým je nepřetržité zrychlování fotonu; třetí je omezit směr výstupu laseru. Nejjednodušší optická dutina se skládá ze dvou vzájemně paralelních zrcadel umístěných na koncích laseru HeNe. Když některé atomy deuteria přecházejí mezi dvěma úrovněmi energie, které dosáhnou inverze částic a vysílají fotony rovnoběžné se směrem laseru, budou tyto fotony odrážet tam a zpět mezi dvěma zrcadly, čímž neustále způsobují stimulované záření. Velmi rychle se vyrábí velmi silný laser.
Čisté světlo a stabilní spektrum laseru lze aplikovat v mnoha ohledech.
Ruby Laser: Původní laser byl rubín, který byl vzrušen jasnou žárovkou. Vyrobený laser byl spíše "pulzní laser" než trvalý stabilní paprsek. Kvalita světla vyrobeného tímto laserem je v podstatě odlišná od laseru vyrobeného laserovou diodou, kterou používáme dnes. Toto intenzivní emise světla, které trvá jen několik nanosekund, je ideální pro zachycení objektů, které se snadno pohybují, jako jsou portréty holografických portrétů. První laserový portrét se narodil v roce 1967. Ruby lasery vyžadují drahé rubíny a mohou vytvářet jen krátké záblesky světla.
Helium laser: V roce 1960 navrhli vědci Ali Javan, William R. Brennet Jr. a Donald Herriot laser HeNe. Jedná se o první plynový laser, který se běžně používá u holografických fotografů. Dvě výhody: 1. Produkujte nepřetržitý výstup laseru; 2. Není třeba, aby blesková žárovka prováděla budicí světlo, ale používala elektrický budicí plyn.
Laserové diody: Laserové diody jsou jedním z nejběžněji používaných laserů. Fenomén spontánní rekombinace elektronů a otvorů na obou stranách PN spojení diody se nazývá spontánní emise. Když fotony generované spontánním vyzařováním procházejí polovodičem, jakmile projdou emitovanými dvojicemi elektronů, mohou být excitováni k rekombinaci k produkci nových fotonů, které indukují excitované nosiče pro rekombinaci a emitování nových fotonů. Tento fenomén se nazývá stimulované záření.
Je-li vstřikovací proud dostatečně velký, vytvoří se nosné rozdělení naproti stavu tepelné rovnováhy, to znamená, že počet obyvatel je obrácen. Když jsou nosiče v aktivní vrstvě ve velkém počtu obrácení, malé množství spontánně generovaných fotonů vytváří indukční záření v důsledku vzájemného odrazu na obou koncích rezonanční dutiny, což vede k selektivní zpětné vazbě frekvenční selektivní rezonance nebo k získání pro určitou frekvenci. Když je zisk větší než ztráta absorpce, může být z PN spojnice vyzařováno souvislé světlo s dobrou spektrální čárou, laser. Vynález laserových diod umožňuje rychlou aplikaci laserových aplikací, různé typy skenování informací, komunikaci s optickými vlákny, lasery laseru, laserového radaru, laserových disků, laserových ukazatelů, sbírek supermarketů apod., A neustále se rozvíjejí a propagují různé aplikace .
