Lazeris yra vienas iš svarbiausių žmonijos išradimų, žinomas kaip „ryškiausia šviesa“.Kasdieniame gyvenime dažnai galime pamatyti įvairius lazerio pritaikymus, tokius kaip lazerio grožis, lazerinis suvirinimas, lazeriniai uodų žudikai ir pan.Šiandien išsamiai supraskime lazerius ir jų generavimo principus.

Kas yra lazeris?

Lazeris yra šviesos šaltinis, kuris lazeriu generuoja specialų šviesos spindulį.Lazeris generuoja lazerinę šviesą, įvesdamas energiją iš išorinio šviesos šaltinio arba energijos šaltinio į medžiagą per stimuliuojamos spinduliuotės procesą.

Lazeris yra optinis įrenginys, sudarytas iš aktyviosios terpės (pvz., dujų, kietos ar skystos), galinčios sustiprinti šviesą, ir optinio reflektoriaus.Aktyvioji terpė lazeryje dažniausiai yra parinkta ir apdorota medžiaga, o jos charakteristikos lemia lazerio išėjimo bangos ilgį.

Lazerių generuojama šviesa turi keletą unikalių savybių:

Pirma, lazeriai yra monochromatinė šviesa su labai griežtais dažniais ir bangos ilgiais, kurie gali patenkinti kai kuriuos specialius optinius poreikius.

Antra, lazeris yra nuosekli šviesa, o šviesos bangų fazė yra labai nuosekli, kuri gali išlaikyti santykinai stabilų šviesos intensyvumą dideliais atstumais.

Trečia, lazeriai yra labai kryptinga šviesa su labai siaurais spinduliais ir puikiu fokusavimu, kurį galima naudoti norint pasiekti didelę erdvinę skiriamąją gebą.

Lazeris yra šviesos šaltinis

Lazerio generavimo principas

Lazerio generavimas apima tris pagrindinius fizinius procesus: stimuliuojamą spinduliuotę, spontanišką emisiją ir stimuliuojamą absorbciją.

Sstimuliuojama spinduliuotė

Stimuliuota spinduliuotė yra lazerio generavimo raktas.Kai aukšto energijos lygio elektroną sužadina kitas fotonas, jis to fotono kryptimi išspinduliuoja tos pačios energijos, dažnio, fazės, poliarizacijos būsenos ir sklidimo krypties fotoną.Šis procesas vadinamas stimuliuojama spinduliuote.Tai reiškia, kad fotonas gali „klonuoti“ identišką fotoną stimuliuojamos spinduliuotės procese, taip padidindamas šviesą.

Spontaninė emisija

Kai atomas, jonas ar molekulės elektronas pereina iš aukšto energijos lygio į žemą energijos lygį, jis išskiria tam tikro energijos kiekio fotonus, o tai vadinama spontaniška emisija.Tokių fotonų emisija yra atsitiktinė, o tarp skleidžiamų fotonų nėra darnos, o tai reiškia, kad jų fazė, poliarizacijos būsena ir sklidimo kryptis yra atsitiktiniai.

Sstimuliuojama absorbcija

Kai žemo energijos lygio elektronas sugeria fotoną, kurio energijos lygio skirtumas lygus jo paties, jis gali būti sužadintas iki aukšto energijos lygio.Šis procesas vadinamas skatinama absorbcija.

Lazeriuose stimuliuojamos spinduliuotės procesui sustiprinti paprastai naudojama rezonansinė ertmė, sudaryta iš dviejų lygiagrečių veidrodžių.Vienas veidrodis yra visiškai atspindintis veidrodis, o kitas veidrodis yra pusiau atspindintis veidrodis, per kurį gali praeiti dalis lazerio.

Lazerio terpėje esantys fotonai atsispindi pirmyn ir atgal tarp dviejų veidrodžių, o kiekvienas atspindys sukuria daugiau fotonų per stimuliuojamos spinduliuotės procesą, taip padidindamas šviesą.Kai šviesos intensyvumas tam tikru mastu padidėja, lazeris generuojamas per pusiau atspindintį veidrodį.