Hvordan laseren virker
Bortset fra gratis elektronlasere er de grundlæggende arbejdsprincipper for forskellige lasere de samme. Den uundværlige betingelse for at frembringe laserlys er, at befolkningens inversion og gevinst er større end tabet, så de uundværlige komponenter i enheden er excitationen (eller pumpekilden) og arbejdsmediet med det metastabile energiniveau. Excitation er excitationen af arbejdsmediet for at excitere den ophidsede tilstand, hvilket skaber betingelser for at opnå og opretholde befolkningsinversion. Incitamentsmetoderne omfatter optisk excitation, elektrisk excitation, kemisk excitation og excitering af nuklear energi.
Det metastabile energiniveau for arbejdsmediet er sådan, at den stimulerede stråling dominerer og derved opnår optisk amplifikation. En fælles komponent i en laser er et resonanshulrum, men resonanshulrummet (se optisk hulrum) er ikke en uundværlig komponent. Resonanshulrummet gør det muligt for fotonerne i hulrummet at have en ensartet frekvens, fase og bevægelsesretning, hvilket gør det muligt for laseren at have god retningsstyrke og sammenhæng. Desuden kan det forkorte arbejdsstoffets længde godt og kan også justere tilstanden af den genererede laser ved at ændre hulrummets længde (dvs. modevalg), så laseren generelt har et resonanshulrum.
Laseren består generelt af tre dele
1. Arbejdsstof: Laserens kerne, kun det materiale, der kan opnå energiniveauovergangen, kan bruges som lasers arbejdsstof.
2, incitament energi: dens rolle er at give energi til arbejdsstoffet, atomet er spændt fra lavt energiniveau til høj energi niveau af den eksterne energi. Normalt er der lette energi, termisk energi, elektrisk energi, kemisk energi og så videre.
3. Optisk resonant hulrum: Den første handling er at gøre den stimulerede stråling af arbejdsstoffet kontinuerligt; den anden er at kontinuerligt fremskynde fotonet; Den tredje er at begrænse laserudgangens retning. Det enkleste optiske hulrum består af to indbyrdes parallelle spejle placeret i enderne af HeNe-laseren. Når nogle deuteriumatomer overgår mellem to energiniveauer, der opnår partikelinversion og udsender fotoner parallelt med laserretningen, vil disse fotoner reflektere frem og tilbage mellem de to spejle og dermed konstant forårsage stimuleret stråling. En meget stærk laser produceres meget hurtigt.
Det rene lys og stabile spektrum af laseren kan anvendes i mange aspekter.
Ruby Laser: Den originale laser var en rubin, der var begejstret med en lyspære. Den producerede laser var en "pulserende laser" snarere end en kontinuerlig stabil stråle. Kvaliteten af lyset, der produceres af denne laser, er væsentligt forskelligt fra den laser, der produceres af den laser diode, vi bruger i dag. Denne intense lysemission, som kun varer nogle få nanosekunder, er ideel til at fange genstande, som er nemme at bevæge sig, såsom portrætter af holografiske portrætter. Den første laserportræt blev født i 1967. Ruby lasere kræver dyre rubiner og kan kun producere korte lysstråler.
Helium laser: I 1960 udviklede forskere Ali Javan, William R. Brennet Jr. og Donald Herriot HeNe-laseren. Dette er den første gaslaser, der almindeligvis anvendes i holografiske fotografer. To fordele: 1. Fremstil kontinuerlig laserudgang; 2. Intet behov for flashpære til at udføre lys excitation, men brug elektrisk exciteringsgas.
Laserdioder: Laserdioder er en af de mest anvendte lasere. Fænomenet spontan rekombination af elektroner og huller på begge sider af PN-forbindelsen af en diode kaldes spontan emission. Når fotoner, der genereres ved hjælp af spontan emission, passerer halvlederen, når de passerer gennem de udstrålede elektronhullepar, kan de glæde sig til at rekombinere for at producere nye fotoner, hvilket bevirker, at de ophidsede bærere rekombinerer og udsender nye fotoner. Fænomenet hedder stimuleret stråling.
Hvis injektionsstrømmen er stor nok, dannes en bærerfordeling modsat den termiske ligevægtstilstand, det vil sige at befolkningsnummeret er omvendt. Når bærerne i det aktive lag er i et stort antal omvendelser, genererer en lille mængde spontant genererede fotoner induktiv stråling på grund af gensidig refleksion i begge ender af resonanshulen, hvilket resulterer i selektiv tilbagekobling af den frekvensselektive resonans eller gevinst for en vis frekvens. Når forstærkningen er større end absorptionsforløbet, kan et sammenhængende lys med en god spektrallinie, laseren, udsendes fra PN-krydset. Opfindelsen af laserdioder muliggør hurtig anvendelse af laserapplikationer, forskellige typer informationsscanning, fiberoptisk kommunikation, laserstrækning, laserradar, laserskiver, laserpegere, supermarkedsamlinger osv., Og forskellige applikationer udvikles og populariseres løbende. .
