لیزر یکی از اختراعات مهم بشریت است که به عنوان "درخشانترین نور" شناخته میشود. در زندگی روزمره، اغلب میتوانیم کاربردهای مختلف لیزر مانند زیبایی با لیزر، جوشکاری با لیزر، پشهکشهای لیزری و غیره را ببینیم. امروز، بیایید درک دقیقی از لیزرها و اصول تولید آنها داشته باشیم.
لیزر چیست؟
لیزر منبع نوری است که از لیزر برای تولید پرتوی خاص از نور استفاده میکند. لیزر با وارد کردن انرژی از یک منبع نور خارجی یا منبع تغذیه به ماده از طریق فرآیند تابش تحریکشده، نور لیزری تولید میکند.
لیزر یک دستگاه نوری است که از یک محیط فعال (مانند گاز، جامد یا مایع) که میتواند نور را تقویت کند و یک بازتابنده نوری تشکیل شده است. محیط فعال در لیزر معمولاً یک ماده انتخاب و پردازش شده است و ویژگیهای آن طول موج خروجی لیزر را تعیین میکند.
نور تولید شده توسط لیزر چندین ویژگی منحصر به فرد دارد:
اولاً، لیزرها نور تکرنگی با فرکانسها و طول موجهای بسیار دقیق هستند که میتوانند برخی از نیازهای نوری خاص را برآورده کنند.
ثانیاً، لیزر نور منسجمی است و فاز امواج نور بسیار ثابت است که میتواند شدت نور نسبتاً پایداری را در فواصل طولانی حفظ کند.
سوم اینکه، لیزرها نورهایی با جهتگیری بالا، پرتوهای بسیار باریک و فوکوس عالی هستند که میتوانند برای دستیابی به وضوح مکانی بالا مورد استفاده قرار گیرند.
لیزر یک منبع نور است
اصل تولید لیزر
تولید لیزر شامل سه فرآیند فیزیکی اساسی است: تابش القایی، گسیل خودبهخودی و جذب القایی.
Sتابش تحریکشده
تابش القایی کلید تولید لیزر است. وقتی یک الکترون در سطح انرژی بالا توسط فوتون دیگری برانگیخته میشود، فوتونی با همان انرژی، فرکانس، فاز، حالت قطبش و جهت انتشار در جهت آن فوتون ساطع میکند. این فرآیند تابش القایی نامیده میشود. به عبارت دیگر، یک فوتون میتواند از طریق فرآیند تابش القایی، یک فوتون یکسان را "کلون" کند و در نتیجه به تقویت نور دست یابد.
Sانتشار خودبهخودی
وقتی الکترون یک اتم، یون یا مولکول از یک سطح انرژی بالا به یک سطح انرژی پایین منتقل میشود، فوتونهایی با مقدار مشخصی انرژی آزاد میکند که به آن گسیل خودبهخودی میگویند. گسیل چنین فوتونهایی تصادفی است و هیچ همدوسی بین فوتونهای گسیلشده وجود ندارد، به این معنی که فاز، حالت قطبش و جهت انتشار آنها همگی تصادفی هستند.
Sجذب تحریکشده
وقتی یک الکترون در سطح انرژی پایین، فوتونی با اختلاف سطح انرژی برابر با خودش را جذب میکند، میتواند به سطح انرژی بالا برانگیخته شود. این فرآیند، جذب القایی نامیده میشود.
در لیزرها، معمولاً از یک حفره رزونانس متشکل از دو آینه موازی برای افزایش فرآیند تابش القایی استفاده میشود. یکی از آینهها، آینه بازتاب کلی و دیگری آینه نیمه بازتاب است که میتواند به بخشی از لیزر اجازه عبور دهد.
فوتونهای موجود در محیط لیزر بین دو آینه به جلو و عقب بازتاب میشوند و هر بازتاب از طریق فرآیند تابش القایی، فوتونهای بیشتری تولید میکند و در نتیجه به تقویت نور دست مییابد. هنگامی که شدت نور تا حد مشخصی افزایش مییابد، لیزر از طریق یک آینه نیمه بازتابنده تولید میشود.
زمان ارسال: 7 دسامبر 2023
