Шта је ласер? Принцип генерисања ласера

Ласер је један од важних изума човечанства, познат као „најсјајнија светлост“. У свакодневном животу често можемо видети разне примене ласера, као што су ласерска козметика, ласерско заваривање, ласерски убице комараца и тако даље. Данас, хајде да детаљно разумемо ласере и принципе њиховог настанка.

Шта је ласер?

Ласер је извор светлости који користи ласер за генерисање посебног светлосног снопа. Ласер генерише ласерску светлост уношењем енергије из спољашњег извора светлости или извора напајања у материјал кроз процес стимулисаног зрачења.

Ласер је оптички уређај састављен од активног медијума (као што је гас, чврста материја или течност) који може да појача светлост и оптичког рефлектора. Активни медијум у ласеру је обично одабрани и обрађени материјал, а његове карактеристике одређују излазну таласну дужину ласера.

Светлост коју генеришу ласери има неколико јединствених карактеристика:

Прво, ласери су монохроматска светлост са веома строгим фреквенцијама и таласним дужинама, што може да задовољи неке посебне оптичке потребе.

Друго, ласер је кохерентна светлост, а фаза светлосних таласа је веома конзистентна, што може одржати релативно стабилан интензитет светлости на великим удаљеностима.

Треће, ласери су високо усмерена светлост са веома уским сноповима и одличним фокусирањем, што се може користити за постизање високе просторне резолуције.

Ласер је извор светлости

Принцип генерације ласера

Генерација ласера ​​укључује три основна физичка процеса: стимулисано зрачење, спонтану емисију и стимулисану апсорпцију.

Sстимулисано зрачење

Стимулисано зрачење је кључ за генерисање ласера. Када електрон на високом енергетском нивоу побуди други фотон, он емитује фотон са истом енергијом, фреквенцијом, фазом, стањем поларизације и смером простирања у правцу тог фотона. Овај процес се назива стимулисано зрачење. То јест, фотон може да „клонира“ идентичан фотон кроз процес стимулисаног зрачења, чиме се постиже појачање светлости.

Sспонтана емисија

Када електрон атома, јона или молекула пређе са високог енергетског нивоа на ниски енергетски ниво, он ослобађа фотоне одређене количине енергије, што се назива спонтана емисија. Емисија таквих фотона је насумична и не постоји кохеренција између емитованих фотона, што значи да су њихова фаза, стање поларизације и смер простирања случајни.

Sстимулисана апсорпција

Када електрон на ниском енергетском нивоу апсорбује фотон са разликом енергетских нивоа једнаком његовом сопственом, може се побудити на високи енергетски ниво. Овај процес се назива стимулисана апсорпција.

Код ласера, резонантна шупљина састављена од два паралелна огледала се обично користи за побољшање процеса стимулисаног зрачења. Једно огледало је огледало тоталног рефлекса, а друго огледало је полурефлексно огледало, које може дозволити да део ласера ​​прође.

Фотони у ласерском медијуму се рефлектују напред-назад између два огледала, а сваки одраз производи више фотона кроз процес стимулисаног зрачења, чиме се постиже појачање светлости. Када се интензитет светлости повећа до одређене мере, ласер се генерише кроз полурефлектујуће огледало.