Laser er en av menneskehetens viktige oppfinnelser, kjent som det "sterkeste lyset".I dagliglivet kan vi ofte se ulike laserapplikasjoner, som laserskjønnhet, lasersveising, lasermyggdrepere og så videre.I dag skal vi ha en detaljert forståelse av lasere og prinsippene bak generasjonen deres.

Hva er en laser?

Laser er en lyskilde som bruker en laser til å generere en spesiell lysstråle.En laser genererer laserlys ved å tilføre energi fra en ekstern lyskilde eller strømkilde inn i materialet gjennom prosessen med stimulert stråling.

En laser er en optisk enhet som består av et aktivt medium (som gass, fast stoff eller væske) som kan forsterke lys og en optisk reflektor.Det aktive mediet i en laser er vanligvis et valgt og bearbeidet materiale, og dets egenskaper bestemmer utgangsbølgelengden til laseren.

Lyset som genereres av lasere har flere unike egenskaper:

For det første er lasere monokromatisk lys med svært strenge frekvenser og bølgelengder, som kan dekke noen spesielle optiske behov.

For det andre er laser koherent lys, og fasen av lysbølger er veldig konsistent, noe som kan opprettholde relativt stabil lysintensitet over lange avstander.

For det tredje er lasere sterkt retningsbestemt lys med svært smale stråler og utmerket fokusering, som kan brukes til å oppnå høy romlig oppløsning.

Laser er en lyskilde

Prinsippet for lasergenerering

Generering av laser involverer tre grunnleggende fysiske prosesser: stimulert stråling, spontan emisjon og stimulert absorpsjon.

Stimulert stråling

Stimulert stråling er nøkkelen til lasergenerering.Når et elektron på et høyt energinivå eksiteres av et annet foton, sender det ut et foton med samme energi, frekvens, fase, polarisasjonstilstand og forplantningsretning i retning av det fotonet.Denne prosessen kalles stimulert stråling.Det vil si at et foton kan "klone" et identisk foton gjennom prosessen med stimulert stråling, og derved oppnå forsterkning av lys.

Spontan utslipp

Når et atom, ion eller molekyls elektron går over fra et høyt energinivå til et lavt energinivå, frigjør det fotoner med en viss mengde energi, som kalles spontan emisjon.Emisjonen av slike fotoner er tilfeldig, og det er ingen sammenheng mellom de utsendte fotonene, noe som betyr at deres fase, polarisasjonstilstand og forplantningsretning alle er tilfeldige.

Stimulert absorpsjon

Når et elektron på et lavt energinivå absorberer et foton med en energinivåforskjell lik dets eget, kan det eksiteres til et høyt energinivå.Denne prosessen kalles stimulert absorpsjon.

I lasere brukes vanligvis et resonanshulrom som består av to parallelle speil for å forbedre den stimulerte strålingsprosessen.Det ene speilet er et totalrefleksjonsspeil, og det andre speilet er et halvrefleksjonsspeil, som kan tillate en del av laseren å passere gjennom.

Fotonene i lasermediet reflekterer frem og tilbake mellom to speil, og hver refleksjon produserer flere fotoner gjennom den stimulerte strålingsprosessen, og oppnår derved forsterkning av lys.Når lysintensiteten øker til en viss grad, genereres laser gjennom et halvreflekterende speil.