Лазер – «ең жарқын жарық» деп аталатын адамзаттың маңызды өнертабыстарының бірі.Күнделікті өмірде біз лазерлік сұлулық, лазерлік дәнекерлеу, лазерлік москит өлтіру және т.б. сияқты әртүрлі лазерлік қосымшаларды жиі көре аламыз.Бүгін лазерлер туралы егжей-тегжейлі түсінігін алайық және олардың генерациясының принциптері.

Лазер дегеніміз не?

Лазер - арнайы жарық сәулесін жасау үшін лазерді пайдаланатын жарық көзі.Лазер ынталандырылған сәулелену процесі арқылы материалға сыртқы жарық көзінен немесе қуат көзінен энергия енгізу арқылы лазерлік жарық шығарады.

Лазер – жарық пен оптикалық шағылыстырғышты күшейте алатын белсенді ортадан (газ, қатты немесе сұйық сияқты) тұратын оптикалық құрылғы.Лазердегі белсенді орта әдетте таңдалған және өңделген материал болып табылады және оның сипаттамалары лазердің шығыс толқын ұзындығын анықтайды.

Лазерлер шығаратын жарық бірнеше ерекше сипаттамаларға ие:

Біріншіден, лазерлер кейбір арнайы оптикалық қажеттіліктерді қанағаттандыра алатын өте қатаң жиіліктері мен толқын ұзындығы бар монохроматикалық жарық болып табылады.

Екіншіден, лазер когерентті жарық болып табылады, ал жарық толқындарының фазасы өте дәйекті, ол ұзақ қашықтықтарда салыстырмалы түрде тұрақты жарық қарқындылығын сақтай алады.

Үшіншіден, лазерлер өте тар сәулелері және тамаша фокусы бар жоғары бағытталған жарық болып табылады, оларды жоғары кеңістіктік ажыратымдылыққа қол жеткізу үшін пайдалануға болады.

Лазер – жарық көзі

Лазерлік генерация принципі

Лазердің пайда болуы үш негізгі физикалық процесті қамтиды: ынталандырылған сәулелену, өздігінен сәуле шығару және ынталандырылған сіңіру.

Sжеделдетілген сәулелену

Лазерлік генерацияның кілті ынталандырылған сәулелену болып табылады.Жоғары энергия деңгейіндегі электрон басқа фотонмен қоздырғанда, энергиясы, жиілігі, фазасы, поляризация күйі және таралу бағыты бірдей фотонды сол фотонның бағытымен шығарады.Бұл процесс ынталандырылған сәулелену деп аталады.Яғни, фотон ынталандырылған сәулелену процесі арқылы бірдей фотонды «клондай алады», осылайша жарықтың күшейтілуіне қол жеткізе алады.

Sпонтанды эмиссия

Атомның, ионның немесе молекуланың электроны жоғары энергетикалық деңгейден төмен энергетикалық деңгейге өткенде, белгілі бір мөлшердегі энергияның фотондарын шығарады, бұл өздігінен сәуле шығару деп аталады.Мұндай фотондардың сәулеленуі кездейсоқ және шығарылатын фотондар арасында когеренттілік жоқ, яғни олардың фазасы, поляризация күйі және таралу бағыты кездейсоқ болады.

Sынталандырылған сіңіру

Төмен энергия деңгейіндегі электрон энергия деңгейінің айырмашылығы өзіне тең фотонды жұтқанда, ол жоғары энергетикалық деңгейге дейін қозуы мүмкін.Бұл процесс ынталандырылған абсорбция деп аталады.

Лазерлерде ынталандырылған сәулелену процесін күшейту үшін әдетте екі параллель айнадан тұратын резонанстық қуыс қолданылады.Бір айна толық шағылысатын айна, ал екінші айна жартылай шағылысатын айна болып табылады, ол лазердің бір бөлігін өтуге мүмкіндік береді.

Лазерлік ортадағы фотондар екі айна арасында алға және артқа шағылысады және әрбір шағылу ынталандырылған сәулелену процесі арқылы көбірек фотондар шығарады, осылайша жарықтың күшейтілуіне қол жеткізеді.Жарықтың интенсивтілігі белгілі бір дәрежеде жоғарылағанда, жартылай шағылыстыратын айна арқылы лазер пайда болады.