Laser on laite, joka voi lähettää laseria. Työvälineen mukaan laserit voidaan jakaa neljään luokkaan: kaasulaserit, kiinteät laserit, puolijohdelaserit ja värilaserit. Viime aikoina on kehitetty vapaiden elektronien lasereita. Suuritehoiset laserit ovat yleensä pulssitoimisia. Lähtö.
Laserin toimintaperiaate: Vapaiden elektronien lasereita lukuun ottamatta eri lasereiden perustoimintaperiaatteet ovat samat. Välttämättömät olosuhteet laserituotannolle ovat populaation inversio ja häviötä suurempi voitto, joten välttämättömiä komponentteja laitteessa ovat viritys- (tai pumppaus) lähde ja työväliaine metastabiililla energiatasolla. Viritys tarkoittaa, että työväliaine viritetään virittyneeseen tilaan absorboituaan ulkoista energiaa, mikä luo olosuhteet populaation inversion toteuttamiselle ja ylläpitämiselle. Herätysmenetelmiä ovat optinen viritys, sähköinen viritys, kemiallinen viritys ja ydinenergiaviritys. Työväliaineen metastabiili energiataso saa stimuloidun säteilyn hallitsemaan, jolloin optinen vahvistus toteutuu. Lasereiden yleisiä komponentteja ovat resonanssiontelo, mutta resonanssiontelo (katso optinen resonanssiontelo) ei ole välttämätön komponentti. Resonanssiontelo voi saada ontelossa olevilla fotoneilla sama taajuus, vaihe ja kulkusuunta, jolloin laserilla on hyvä suuntaavuus ja koherenssi. Lisäksi se voi lyhentää hyvin työstettävän materiaalin pituutta ja voi myös säätää generoidun laserin moodia muuttamalla resonanssiontelon pituutta (eli moodin valintaa), joten yleensä lasereissa on resonanssionteloita.
Laser koostuu yleensä kolmesta osasta: 1. Työskentelyaine: Laserin ytimessä laserin työaineena voidaan käyttää vain ainetta, joka voi saavuttaa energiatason muutoksen. 2. Kannustava energia: sen tehtävänä on antaa energiaa työaineelle ja virittää atomeja matalaenergiatasolta korkeaenergiseen ulkoisen energian tasolle. Yleensä voi olla valoenergiaa, lämpöenergiaa, sähköenergiaa, kemiallista energiaa jne. 3. Optinen resonanssiontelo: Ensimmäinen tehtävä on saada työaineen stimuloitu säteily jatkumaan jatkuvasti; toinen on jatkuvasti kiihdyttää fotoneja; kolmas on rajoittaa laserulostulon suuntaa. Yksinkertaisin optinen resonanssiontelo koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta peilistä, jotka on sijoitettu helium-neonlaserin molempiin päihin. Kun jotkut neonatomit siirtyvät kahden energiatason välillä, jotka ovat saavuttaneet populaation inversion, ja säteilevät fotoneja samansuuntaisesti laserin suunnan kanssa, nämä fotonit heijastuvat edestakaisin kahden peilin välillä, mikä aiheuttaa jatkuvasti stimuloitua säteilyä. Erittäin voimakas laservalo tuotetaan erittäin nopeasti.
Laserin lähettämän valon laatu on puhdasta ja spektri vakaa, jota voidaan käyttää monella tavalla: Rubiinilaser: Alkuperäinen laser oli se, että rubiinia viritti kirkkaasti vilkkuva lamppu, ja tuotettu laser oli "pulssilaser" jatkuvan ja vakaan säteen sijaan. Tämän laserin tuottaman valon nopeuden laatu eroaa olennaisesti nyt käyttämämme laserdiodin tuottamasta laserista. Tämä vain muutaman nanosekunnin kestävä voimakas valosäteily soveltuu erittäin hyvin helposti liikkuvien kohteiden, kuten ihmisten holografisten muotokuvien, kuvaamiseen. Ensimmäinen lasermuotokuva syntyi vuonna 1967. Rubiinilaserit vaativat kalliita rubiineja ja voivat tuottaa vain lyhyitä valopulsseja.
He-Ne-laser: Vuonna 1960 tutkijat Ali Javan, William R. Brennet Jr. ja Donald Herriot suunnittelivat He-Ne-laserin. Tämä on ensimmäinen kaasulaser. Tämän tyyppistä laseria käyttävät yleisesti holografiset valokuvaajat. Kaksi etua: 1. Tuottaa jatkuvaa lasertulostusta; 2. Älä tarvitse salamalamppua valon herättämiseen, vaan käytä sähköistä herätekaasua.
Laserdiodi: Laserdiodi on yksi yleisimmin käytetyistä lasereista. Ilmiötä, jossa elektronit ja aukot yhdistyvät spontaanisti diodin PN-liitoksen molemmilla puolilla valon lähettämiseksi, kutsutaan spontaaniksi emissioksi. Kun spontaanin säteilyn tuottama fotoni kulkee puolijohteen läpi, kun se ohittaa emittoidun elektroni-reikäparin läheisyyden, se voi virittää nämä kaksi yhdistämään uudelleen ja tuottamaan uusia fotoneja. Tämä fotoni saa innostuneet kantajat yhdistymään uudelleen ja lähettämään uusia fotoneja. Ilmiötä kutsutaan stimuloiduksi emissioniksi.
Jos syötetty virta on riittävän suuri, muodostuu lämpötasapainotilan vastainen kantoaaltojakauma eli populaatioinversio. Kun aktiivisen kerroksen kantajat ovat suuressa määrässä inversioita, pieni määrä spontaania säteilyä tuottaa indusoitua säteilyä johtuen resonanssiontelon molempien päiden edestakaisesta heijastuksesta, mikä johtaa taajuusselektiiviseen resonanssipositiiviseen takaisinkytkentään tai saa tietty taajuus. Kun vahvistus on suurempi kuin absorptiohäviö, PN-liitoksesta voidaan lähettää koherentti valo, jossa on hyvät spektriviivat-laservalo. Laserdiodin keksintö mahdollistaa lasersovellusten nopean popularisoinnin. Erilaisia tiedonskannauksia, optista kuituviestintää, laseretäisyyttä, lidaria, laserlevyjä, laserosoittimia, supermarkettien kokoelmia jne. kehitetään ja popularisoidaan jatkuvasti.
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
