Лазер - адно з важных вынаходстваў чалавецтва, вядомае як «самае яркае святло».У паўсядзённым жыцці мы часта можам бачыць розныя прымянення лазера, такія як лазер для прыгажосці, лазерная зварка, лазер для знішчэння камароў і гэтак далей.Сёння давайце падрабязна разбярэмся з лазерамі і прынцыпамі іх стварэння.

Што такое лазер?

Лазер - гэта крыніца святла, якая выкарыстоўвае лазер для стварэння спецыяльнага пучка святла.Лазер генеруе лазернае святло, уводзячы энергію ад знешняй крыніцы святла або крыніцы харчавання ў матэрыял у працэсе стымуляванага выпраменьвання.

Лазер - гэта аптычны прыбор, які складаецца з актыўнага асяроддзя (напрыклад, газу, цвёрдага рэчыва або вадкасці), якое можа ўзмацняць святло, і аптычнага адбівальніка.Актыўным асяроддзем у лазеры звычайна з'яўляецца выбраны і апрацаваны матэрыял, і яго характарыстыкі вызначаюць выходную даўжыню хвалі лазера.

Святло, якое ствараецца лазерам, мае некалькі унікальных характарыстык:

Па-першае, лазеры - гэта манахраматычнае святло з вельмі строгімі частотамі і даўжынямі хваль, якія могуць задаволіць некаторыя асаблівыя аптычныя патрэбы.

Па-другое, лазер - гэта кагерэнтнае святло, і фаза светлавых хваль вельмі паслядоўная, што можа падтрымліваць адносна стабільную інтэнсіўнасць святла на вялікіх адлегласцях.

Па-трэцяе, лазеры - гэта вельмі накіраванае святло з вельмі вузкімі прамянямі і выдатнай факусоўкай, якія можна выкарыстоўваць для дасягнення высокага прасторавага дазволу.

Лазер - крыніца святла

Прынцып лазернай генерацыі

Генерацыя лазера ўключае тры асноўныя фізічныя працэсы: стымуляванае выпраменьванне, спантаннае выпраменьванне і стымуляванае паглынанне.

Sстымуляванае выпраменьванне

Стымуляванае выпраменьванне з'яўляецца ключом да лазернай генерацыі.Калі электрон на высокім энергетычным узроўні ўзбуджаецца іншым фатонам, ён выпраменьвае фатон з такой жа энергіяй, частатой, фазай, станам палярызацыі і напрамкам распаўсюджвання ў напрамку гэтага фатона.Гэты працэс называецца стымуляваным выпраменьваннем.Гэта значыць, фатон можа «кланаваць» ідэнтычны фатон у працэсе стымуляванага выпраменьвання, дасягаючы такім чынам узмацнення святла.

Sпонтаны выкід

Калі электрон атама, іона або малекулы пераходзіць з высокаэнергетычнага ўзроўню на нізкі, ён вызваляе фатоны з пэўнай колькасцю энергіі, што называецца спантанным выпраменьваннем.Выпраменьванне такіх фатонаў выпадковае, і паміж выпраменьванымі фатонамі няма кагерэнтнасці, што азначае, што іх фаза, стан палярызацыі і кірунак распаўсюджвання выпадковыя.

Sстымуляванае паглынанне

Калі электрон з нізкім энергетычным узроўнем паглынае фатон з розніцай узроўняў энергіі, роўнай яго ўласнай, ён можа быць узбуджаны да высокага ўзроўню энергіі.Гэты працэс называецца стымуляваным паглынаннем.

У лазерах для ўзмацнення працэсу стымуляванага выпраменьвання звычайна выкарыстоўваецца рэзанансная паражніна, якая складаецца з двух паралельных люстэркаў.Адно люстэрка з'яўляецца люстэркам поўнага адлюстравання, а другое люстэрка з'яўляецца паўадбіваючым люстэркам, праз якое можа прайсці частка лазера.

Фатоны ў лазерным асяроддзі адлюстроўваюцца наперад і назад паміж двума люстэркамі, і кожнае адлюстраванне стварае больш фатонаў у працэсе стымуляванага выпраменьвання, такім чынам дасягаючы ўзмацнення святла.Калі інтэнсіўнасць святла павялічваецца да пэўнай ступені, лазер генеруецца праз полуотражающее люстэрка.