Laser to urządzenie, które może emitować światło laserowe. Ze względu na medium robocze lasery można podzielić na cztery kategorie: lasery gazowe, lasery na ciele stałym, lasery półprzewodnikowe i lasery barwnikowe. Ostatnio opracowano lasery na swobodnych elektronach. Lasery dużej mocy są zwykle pulsacyjne. Wyjście.
Zasada działania lasera: Z wyjątkiem laserów na swobodnych elektronach, podstawowe zasady działania różnych laserów są takie same. Warunkiem niezbędnym do generacji lasera jest inwersja populacji oraz zysk większy niż strata, dlatego niezbędnymi elementami urządzenia są źródło wzbudzenia (lub pompowania) oraz czynnik roboczy o metastabilnym poziomie energii. Wzbudzenie oznacza, że czynnik roboczy zostaje wzbudzony do stanu wzbudzonego po pochłonięciu energii zewnętrznej, stwarzając warunki do realizacji i utrzymania inwersji obsadzeń. Metody wzbudzania obejmują wzbudzenie optyczne, wzbudzenie elektryczne, wzbudzenie chemiczne i wzbudzenie energią jądrową. Metastabilny poziom energii czynnika roboczego sprawia, że promieniowanie wymuszone dominuje, realizując w ten sposób wzmocnienie optyczne. Wspólne elementy laserów obejmują wnękę rezonansową, ale wnęka rezonansowa (patrz optyczna wnęka rezonansowa) nie jest niezbędnym elementem. Wnęka rezonansowa może sprawić, że fotony we wnęce mają tę samą częstotliwość, fazę i kierunek biegu, dzięki czemu laser ma dobrą kierunkowość i spójność. Co więcej, może dobrze skrócić długość materiału roboczego, a także dostosować tryb generowanego lasera, zmieniając długość wnęki rezonansowej (tj. Wybór trybu), więc generalnie lasery mają wnęki rezonansowe.
Laser składa się zasadniczo z trzech części: 1. Substancja robocza: W rdzeniu lasera jako substancję roboczą lasera można zastosować tylko substancję, która może osiągnąć przejście poziomu energii. 2. Pobudzanie energii: jego funkcją jest dostarczanie energii materii roboczej i wzbudzanie atomów z poziomu niskoenergetycznego do wysokoenergetycznego poziomu energii zewnętrznej. Zwykle może to być energia świetlna, energia cieplna, energia elektryczna, energia chemiczna itp. 3. Optyczna wnęka rezonansowa: Pierwszą funkcją jest ciągłe stymulowanie promieniowania substancji roboczej; drugim jest ciągłe przyspieszanie fotonów; trzecim jest ograniczenie kierunku wyjścia lasera. Najprostsza optyczna wnęka rezonansowa składa się z dwóch równoległych zwierciadeł umieszczonych na obu końcach lasera helowo-neonowego. Kiedy niektóre atomy neonu przejdą między dwoma poziomami energii, które osiągnęły inwersję populacji, i wypromieniują fotony równolegle do kierunku lasera, fotony te będą odbijane tam iz powrotem między dwoma zwierciadłami, powodując w ten sposób ciągłe promieniowanie stymulowane. Bardzo silne światło lasera jest wytwarzane bardzo szybko.
Jakość światła emitowanego przez laser jest czysta, a widmo stabilne, co można wykorzystać na wiele sposobów: Laser rubinowy: Oryginalny laser polegał na tym, że rubin był wzbudzany przez jasną, migającą żarówkę, a wytwarzany laser był „laserem pulsacyjnym”, a nie ciągłą i stabilną wiązką. Jakość prędkości światła wytwarzanego przez ten laser zasadniczo różni się od lasera wytwarzanego przez diodę laserową, której obecnie używamy. Ta intensywna emisja światła, która trwa zaledwie kilka nanosekund, doskonale nadaje się do fotografowania łatwo poruszających się obiektów, takich jak holograficzne portrety ludzi. Pierwszy laserowy portret narodził się w 1967 roku. Lasery rubinowe wymagają drogich rubinów i mogą wytwarzać jedynie krótkie impulsy światła.
Laser He-Ne: W 1960 roku naukowcy Ali Javan, William R. Brennet Jr. i Donald Herriot zaprojektowali laser He-Ne. To pierwszy laser gazowy. Ten typ lasera jest powszechnie używany przez fotografów holograficznych. Dwie zalety: 1. Produkuj ciągłe wyjście laserowe; 2. Nie potrzebujesz lampy błyskowej do wzbudzenia światła, ale użyj elektrycznego gazu wzbudzającego.
Dioda laserowa: Dioda laserowa jest jednym z najczęściej używanych laserów. Zjawisko spontanicznej rekombinacji elektronów i dziur po obu stronach złącza PN diody w celu wyemitowania światła nazywa się emisją spontaniczną. Kiedy foton generowany przez promieniowanie spontaniczne przechodzi przez półprzewodnik, gdy znajdzie się w pobliżu emitowanej pary elektron-dziura, może wzbudzić te dwa elementy do rekombinacji i wytworzenia nowych fotonów. Foton ten indukuje wzbudzone nośniki do rekombinacji i emisji nowych fotonów. Zjawisko to nazywane jest emisją wymuszoną.
Jeśli wstrzyknięty prąd jest wystarczająco duży, powstanie rozkład nośników przeciwny do stanu równowagi termicznej, czyli inwersja populacji. Gdy nośniki w warstwie aktywnej znajdują się w dużej liczbie inwersji, niewielka ilość promieniowania spontanicznego wytwarza promieniowanie indukowane w wyniku odbicia zwrotnego dwóch końców wnęki rezonansowej, co skutkuje dodatnim sprzężeniem zwrotnym rezonansowym selektywnym częstotliwościowo lub uzyskaniem określoną częstotliwość. Gdy wzmocnienie jest większe niż strata absorpcji, ze złącza PN może być emitowane spójne światło o dobrych liniach widmowych-laserze. Wynalezienie diody laserowej umożliwiło szybkie spopularyzowanie zastosowań lasera. Stale rozwijane i popularyzowane są różne rodzaje skanowania informacji, komunikacja światłowodowa, zasięg laserowy, lidar, dyski laserowe, wskaźniki laserowe, kolekcje w supermarketach itp.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
