Лазер — адно з найважнейшых вынаходніцтваў чалавецтва, вядомае як «самае яркае святло». У паўсядзённым жыцці мы часта бачым розныя прымянення лазера, такія як лазерная прыгажосць, лазерная зварка, лазерныя сродкі для знішчэння камароў і гэтак далей. Сёння давайце падрабязна разгледзім лазеры і прынцыпы іх генерацыі.
Што такое лазер?
Лазер — гэта крыніца святла, якая выкарыстоўвае лазер для генерацыі спецыяльнага прамяня святла. Лазер генеруе лазернае выпраменьванне, падаючы энергію ад знешняй крыніцы святла або крыніцы харчавання ў матэрыял праз працэс стымуляванага выпраменьвання.
Лазер — гэта аптычная прылада, якая складаецца з актыўнага асяроддзя (напрыклад, газу, цвёрдага цела або вадкасці), якое можа ўзмацняць святло, і аптычнага адбівальніка. Актыўным асяроддзем у лазеры звычайна з'яўляецца выбраны і апрацаваны матэрыял, і яго характарыстыкі вызначаюць даўжыню выходнай хвалі лазера.
Святло, якое генеруецца лазерамі, мае некалькі унікальных характарыстык:
Па-першае, лазеры — гэта манахраматычнае святло з вельмі строгімі частотамі і даўжынямі хваль, што можа задаволіць некаторыя спецыяльныя аптычныя патрэбы.
Па-другое, лазер — гэта кагерэнтнае святло, а фаза светлавых хваль вельмі паслядоўная, што дазваляе падтрымліваць адносна стабільную інтэнсіўнасць святла на вялікіх адлегласцях.
Па-трэцяе, лазеры — гэта высоканакіраванае святло з вельмі вузкімі прамянямі і выдатнай факусоўкай, што дазваляе дасягнуць высокага прасторавага разрознення.
Лазер — гэта крыніца святла
Прынцып генерацыі лазера
Генерацыя лазера ўключае ў сябе тры асноўныя фізічныя працэсы: вымушанае выпраменьванне, спантаннае выпраменьванне і вымушанае паглынанне.
Sстымуляванае выпраменьванне
Вымушанае выпраменьванне з'яўляецца ключом да генерацыі лазера. Калі электрон на высокім энергетычным узроўні ўзбуджаецца іншым фатонам, ён выпраменьвае фатон з такой жа энергіяй, частатой, фазай, станам палярызацыі і кірункам распаўсюджвання ў кірунку гэтага фатона. Гэты працэс называецца вымушаным выпраменьваннем. Гэта значыць, фатон можа «кланіраваць» ідэнтычны фатон праз працэс вымушанага выпраменьвання, тым самым дасягаючы ўзмацнення святла.
Sспантанная эмісія
Калі электрон атама, іона або малекулы пераходзіць з высокага энергетычнага ўзроўню на нізкі, ён вызваляе фатоны пэўнай колькасці энергіі, што называецца спантанным выпраменьваннем. Выпраменьванне такіх фатонаў з'яўляецца выпадковым, і паміж выпраменьванымі фатонамі няма кагерэнтнасці, што азначае, што іх фаза, стан палярызацыі і кірунак распаўсюджвання з'яўляюцца выпадковымі.
Sстымуляванае паглынанне
Калі электрон на нізкім энергетычным узроўні паглынае фатон з рознасцю энергетычных узроўняў, роўнай яго ўласнаму, ён можа ўзбудзіцца да высокага энергетычнага ўзроўню. Гэты працэс называецца вымушаным паглынаннем.
У лазерах для ўзмацнення працэсу вымушанага выпраменьвання звычайна выкарыстоўваецца рэзанансны рэзанатар, які складаецца з двух паралельных люстэркаў. Адно люстэрка з'яўляецца люстэркам поўнага адлюстравання, а другое — паўадлюстраваннем, праз якое можа праходзіць частка лазера.
Фатоны ў лазерным асяроддзі адлюстроўваюцца паміж двума люстэркамі, і кожнае адлюстраванне стварае больш фатонаў праз працэс стымуляванага выпраменьвання, тым самым дасягаючы ўзмацнення святла. Калі інтэнсіўнасць святла павялічваецца да пэўнай ступені, лазер генеруецца праз паўадбівальнае люстэрка.
Час публікацыі: 07 снежня 2023 г.
