Лазер - це пристрій, який може випромінювати лазер. За робочим середовищем лазери можна розділити на чотири категорії: газові лазери, твердотільні лазери, напівпровідникові лазери та лазери на барвниках. Останнім часом розроблені лазери на вільних електронах. Потужні лазери зазвичай імпульсні. Вихід.
Принцип роботи лазера: За винятком лазерів на вільних електронах, основні принципи роботи різних лазерів однакові. Обов'язковими умовами лазерної генерації є інверсія населеностей і посилення більше втрат, тому обов'язковими компонентами в пристрої є джерело збудження (або накачування) і робоче середовище з метастабільним рівнем енергії. Збудження означає, що робоче тіло збуджується до збудженого стану після поглинання зовнішньої енергії, створюючи умови для реалізації та підтримки інверсії населеностей. Методи збудження включають оптичне збудження, електричне збудження, хімічне збудження та збудження ядерною енергією. Метастабільний рівень енергії робочого середовища робить стимульоване випромінювання домінуючим, тим самим реалізуючи оптичне посилення. Загальні компоненти лазерів включають резонансний резонатор, але резонансний резонатор (див. оптичний резонансний резонатор) не є обов’язковим компонентом. Резонансна порожнина може змусити фотони в порожнині мати однакову частоту, фазу та напрямок руху, так що лазер має хорошу спрямованість і когерентність. Крім того, він може добре скоротити довжину робочого матеріалу, а також може регулювати режим генерованого лазера, змінюючи довжину резонансної порожнини (тобто вибір режиму), тому, як правило, лазери мають резонансні порожнини.
Лазер зазвичай складається з трьох частин: 1. Робоча речовина: в основі лазера лише речовина, яка може досягти переходу рівня енергії, може бути використана як робоча речовина лазера. 2. Заохочувальна енергія: її функція полягає в тому, щоб надавати енергію робочій речовині та збуджувати атоми з рівня низької енергії на рівень високої енергії зовнішньої енергії. Зазвичай це може бути світлова енергія, теплова енергія, електрична енергія, хімічна енергія тощо. 3. Оптична резонансна порожнина: перша функція полягає в тому, щоб стимульоване випромінювання робочої речовини тривало безперервно; другий — безперервне прискорення фотонів; третій — обмежити напрямок виходу лазера. Найпростіший оптичний резонатор складається з двох паралельних дзеркал, розташованих на обох кінцях гелій-неонового лазера. Коли деякі атоми неону переходять між двома енергетичними рівнями, які досягли інверсії населення, і випромінюють фотони, паралельні напрямку лазера, ці фотони будуть відбиватися вперед і назад між двома дзеркалами, таким чином безперервно викликаючи стимульоване випромінювання. Дуже сильне лазерне світло виробляється дуже швидко.
Якість світла, випромінюваного лазером, чиста, а спектр стабільний, що можна використовувати багатьма способами: Рубіновий лазер: оригінальний лазер полягав у тому, що рубін збуджувався яскравою миготливою лампочкою, і вироблений лазер був «імпульсним лазером», а не безперервним і стабільним променем. Якість швидкості світла, виробленого цим лазером, принципово відрізняється від лазера, виробленого лазерним діодом, який ми використовуємо зараз. Це інтенсивне випромінювання світла, яке триває лише кілька наносекунд, дуже підходить для зйомки легко рухомих об’єктів, наприклад голографічних портретів людей. Перший лазерний портрет був створений у 1967 році. Рубінові лазери потребують дорогих рубінів і можуть виробляти лише короткі імпульси світла.
He-Ne лазер: у 1960 році вчені Алі Джаван, Вільям Р. Бреннет молодший і Дональд Герріот розробили He-Ne лазер. Це перший газовий лазер. Цей тип лазера зазвичай використовується голографічними фотографами. Дві переваги: 1. Виробляти безперервний лазерний вихід; 2. Не потрібна лампа-спалах для світлового збудження, але використовуйте електричний збудливий газ.
Лазерний діод: лазерний діод є одним із найбільш часто використовуваних лазерів. Явище спонтанної рекомбінації електронів і дірок по обидва боки від PN-переходу діода для випромінювання світла називається спонтанним випромінюванням. Коли фотон, створений спонтанним випромінюванням, проходить крізь напівпровідник, коли він проходить поблизу випромінюваної електронно-діркової пари, він може спонукати їх до рекомбінації та створення нових фотонів. Цей фотон спонукає збуджені носії рекомбінувати та випускати нові фотони. Це явище називається вимушеним випромінюванням.
Якщо інжектований струм досить великий, утворюється розподіл носіїв, протилежний стану теплової рівноваги, тобто інверсна населеність. Коли носії в активному шарі перебувають у великій кількості інверсій, невелика кількість спонтанного випромінювання створює індуковане випромінювання внаслідок зворотно-поступального відбивання двох кінців резонансної порожнини, що призводить до частотно-селективного резонансного позитивного зворотного зв’язку або отримання певна частота. Коли посилення перевищує втрати на поглинання, PN-перехід може випромінювати когерентне світло з хорошими спектральними лініями - лазерне світло. Винахід лазерного діода дозволяє швидко популяризувати застосування лазерів. Постійно розвиваються та популяризуються різноманітні види сканування інформації, оптоволоконний зв'язок, лазерна дальнометрія, лідар, лазерні диски, лазерні указки, колекції супермаркетів тощо.
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
