Laser to jeden z najważniejszych wynalazków ludzkości, nazywany „najjaśniejszym światłem”.W życiu codziennym często widzimy różne zastosowania lasera, takie jak laserowe upiększanie, spawanie laserowe, laserowe środki do zabijania komarów i tak dalej.Dziś szczegółowo poznamy lasery i zasady ich wytwarzania.

Co to jest laser?

Laser to źródło światła wykorzystujące laser do generowania specjalnej wiązki światła.Laser generuje światło laserowe poprzez wprowadzenie energii z zewnętrznego źródła światła lub źródła zasilania do materiału w procesie stymulowanego promieniowania.

Laser to urządzenie optyczne składające się z ośrodka aktywnego (takiego jak gaz, ciało stałe lub ciecz), które może wzmacniać światło, oraz reflektora optycznego.Ośrodkiem aktywnym w laserze jest zazwyczaj wyselekcjonowany i przetworzony materiał, którego charakterystyka determinuje wyjściową długość fali lasera.

Światło generowane przez lasery ma kilka unikalnych cech:

Po pierwsze, lasery to światło monochromatyczne o bardzo ściśle określonych częstotliwościach i długościach fal, które mogą spełniać pewne specjalne potrzeby optyczne.

Po drugie, laser jest światłem spójnym, a faza fal świetlnych jest bardzo stała, co pozwala utrzymać stosunkowo stabilne natężenie światła na dużych odległościach.

Po trzecie, lasery charakteryzują się wysoce kierunkowym światłem o bardzo wąskich wiązkach i doskonałym skupieniu, co pozwala uzyskać wysoką rozdzielczość przestrzenną.

Laser jest źródłem światła

Zasada generacji lasera

Generowanie lasera obejmuje trzy podstawowe procesy fizyczne: promieniowanie stymulowane, emisję spontaniczną i absorpcję stymulowaną.

Sstymulowane promieniowanie

Stymulowane promieniowanie jest kluczem do generacji lasera.Kiedy elektron o wysokim poziomie energii jest wzbudzany przez inny foton, emituje foton o tej samej energii, częstotliwości, fazie, stanie polaryzacji i kierunku propagacji w kierunku tego fotonu.Proces ten nazywany jest promieniowaniem stymulowanym.Oznacza to, że foton może „klonować” identyczny foton w procesie stymulowanego promieniowania, osiągając w ten sposób wzmocnienie światła.

Semisja poponiczna

Kiedy elektron atomu, jonu lub cząsteczki przechodzi z wysokiego poziomu energii na niski, uwalnia fotony o określonej energii, co nazywa się emisją spontaniczną.Emisja takich fotonów jest losowa i nie ma spójności między emitowanymi fotonami, co oznacza, że ​​ich faza, stan polaryzacji i kierunek propagacji są losowe.

Sstymulowana absorpcja

Kiedy elektron o niskim poziomie energii absorbuje foton o różnicy poziomów energii równej jego własnej, może zostać wzbudzony do wysokiego poziomu energii.Proces ten nazywany jest wchłanianiem stymulowanym.

W laserach zwykle wykorzystuje się wnękę rezonansową złożoną z dwóch równoległych zwierciadeł w celu wzmocnienia procesu promieniowania wymuszonego.Jedno zwierciadło jest zwierciadłem całkowitego odbicia, a drugie zwierciadłem półodbicia, które umożliwia przejście części lasera.

Fotony w ośrodku laserowym odbijają się tam i z powrotem pomiędzy dwoma zwierciadłami, a każde odbicie wytwarza więcej fotonów w procesie stymulowanego promieniowania, osiągając w ten sposób wzmocnienie światła.Kiedy natężenie światła wzrasta do pewnego stopnia, laser jest generowany przez lustro półodblaskowe.