Який принцип і робота лазерів?

якЛазериРобота

За винятком лазерів на вільних електронах, основний принцип роботи всіх типів лазерів однаковий. Основними умовами для генерації лазера є інверсія числа частинок і посилення, що перевищує втрати, тому основні компоненти в пристрої включають джерело збудження (або накачування) і робоче середовище з метастабільним рівнем енергії. Збудження - це збудження робочого середовища до збудженого стану після поглинання зовнішньої енергії, створення умов для реалізації та підтримки інверсії населеності частинок. 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 посилення світла. Загальним компонентом лазера є резонатор, але резонатор (див. оптичний резонатор) не є важливою частиною. Резонатор може змусити фотони в резонаторі мати постійну частоту, фазу та напрямок руху, щоб лазер мав хорошу спрямованість і когерентність. Крім того, він може дуже добре скорочувати довжину робочої речовини, а також може регулювати режим генерованого лазерного світла шляхом зміни довжини резонансної порожнини (тобто вибору режиму), тому, як правило, лазери мають резонансну порожнину.

Лазери зазвичай складаються з трьох частин:

1. Робоча речовина:ядра лазера, тільки речовина, яка може досягти переходу рівня енергії, може бути використана як робоча речовина лазера.

2. Заохочувальна енергія:Його функція полягає в тому, щоб надавати енергію робочій речовині та збуджувати атоми з низького рівня енергії на високий рівень 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 продовжувалося; другий — безперервне прискорення фотонів; третій — обмежити напрямок виходу лазера. Найпростіший оптичний резонатор складається з двох паралельних дзеркал, розташованих на обох кінцях HeNe-лазера. Коли деякі атоми неону переходять між двома енергетичними рівнями, які досягли інверсії числа частинок, і випромінюють фотони, паралельні напрямку лазера, ці фотони будуть відбиватися вперед і назад між двома дзеркалами, таким чином безперервно викликаючи стимульоване випромінювання. Дуже швидко випускається досить потужний лазер.

Чисте та спектрально стабільне світло, яке випромінюють лазери, можна використовувати багатьма способами

Рубіновий лазер:Початковий лазер був рубіном, який збуджувався яскравою миготливою лампочкою, і створений лазер був «імпульсним лазером», а не безперервним постійним променем. Якість швидкості світла, виробленого цим лазером, принципово відрізняється від лазера, виробленого лазерними діодами, які ми використовуємо сьогодні. Це інтенсивне випромінювання світла, яке триває лише кілька наносекунд, ідеально 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 створюють лише короткі імпульси світла.

He-Ne лазер:У 1960 році вчені Алі Джаван, Вільям Р. Бреннет молодший і Дональд Герріот сконструювали He-Ne лазер. Це був перший газовий лазер, тип обладнання, яке зазвичай використовували голографічні фотографи. Дві переваги: ​​1. Генерується безперервний лазерний вихід; 2. Для збудження світла не потрібна лампочка-спалах, а газ збуджується електрикою.

Лазерний діод:Лазерний діод є одним з найбільш часто використовуваних лазерів в даний час. Явище спонтанної рекомбінації електронів і дірок по обидва боки від PN-переходу діода для випромінювання світла називається спонтанним випромінюванням. Коли фотони, утворені спонтанним випромінюванням, проходять через напівпровідник, коли вони проходять поблизу випромінюваних електронно-діркових пар, вони можуть бути стимульовані до рекомбінації для генерації нових фотонів, які індукують рекомбінацію збуджених носіїв для випромінювання нових фотонів. Явище називається стимульованим. емісія.

Якщо інжектований струм досить великий, утворюється розподіл носіїв, протилежний стану теплової рівноваги, тобто заселення частинок змінюється на протилежне. Коли велика кількість носіїв в активному шарі змінюється, невелика кількість фотонів, створених спонтанним випромінюванням, генеруватиме індуковане випромінювання через зворотне відбиття на обох кінцях резонатора, що призводить до позитивного зворотного зв’язку частотно-селективного резонансу, або посилення для певної частоти. Коли посилення перевищує втрати на поглинання, когерентне світло з хорошими спектральними лініями може випромінюватися з PN-переходу — лазера. Винахід лазерних діодів зробив застосування лазерів швидко популярним, і різноманітні програми, такі як сканування інформації, оптоволоконний зв’язок, лазерне визначення дальності, лазерний радар, лазерні диски, лазерні покажчики, збір платежів у супермаркеті тощо, постійно розробляються та популяризуються.

Контактна інформація:

Якщо у вас є якісь ідеї, не соромтеся поговорити з нами. Незалежно від того, де знаходяться наші клієнти та які наші вимоги, ми будемо слідувати нашій меті надавати нашим клієнтам високу якість, низькі ціни та найкращий сервіс.