Bagaimana laser berfungsi
Kecuali laser elektron bebas, prinsip kerja asas pelbagai laser adalah sama. Keadaan yang tidak boleh diketepikan untuk menghasilkan cahaya laser ialah penyongsangan dan keuntungan penduduk yang lebih besar daripada kerugian, jadi komponen penting peranti ini adalah sumber pengujaan (atau mengepam) dan medium kerja dengan tahap tenaga metastabil. Pengujaan adalah pengujaan media kerja untuk merangsang keadaan teruja, mewujudkan syarat-syarat untuk mencapai dan mengekalkan penyongsangan populasi. Kaedah insentif termasuk pengujaan optik, pengujaan elektrik, pengujaan kimia dan pengujaan tenaga nuklear.
Tahap tenaga metastabil dalam medan kerja adalah sedemikian rupa sehingga radiasi yang dirangsang menguasai, sehingga mencapai penguatan optik. Komponen biasa laser adalah rongga resonan, tetapi rongga resonan (lihat rongga optik) bukan komponen yang sangat diperlukan. Rongga resonan membolehkan foton dalam rongga mempunyai kekerapan, fasa, dan arah perjalanan yang konsisten, dengan itu membolehkan laser mempunyai arah yang baik dan koheren. Selain itu, ia dapat memendekkan panjang bahan kerja dengan baik, dan juga boleh menyesuaikan mod laser yang dihasilkan dengan mengubah panjang rongga (iaitu pemilihan mod), sehingga laser umumnya mempunyai rongga resonan.
Laser umumnya terdiri daripada tiga bahagian
1. Bahan kerja: Inti laser, hanya bahan yang boleh mencapai peralihan tahap tenaga boleh digunakan sebagai bahan kerja laser.
2, tenaga insentif: peranannya adalah untuk memberi tenaga kepada bahan kerja, atom teruja dari tahap tenaga rendah ke tahap tenaga yang tinggi tenaga luar. Biasanya terdapat tenaga cahaya, tenaga haba, tenaga elektrik, tenaga kimia dan sebagainya.
3. rongga resonan optik: Tindakan pertama adalah untuk membuat radiasi stimulasi bahan kerja secara berterusan; yang kedua adalah untuk mempercepatkan foton secara berterusan; yang ketiga adalah untuk menghadkan arah output laser. Rongga optik yang paling mudah terdiri daripada dua cermin yang saling selari yang diletakkan di hujung laser HeNe. Apabila sesetengah atom deuterium beralih di antara dua tahap tenaga yang mencapai penyongsangan zarah, dan memancarkan foton selari dengan arah laser, foton ini akan mencerminkan antara kedua-dua cermin, dan seterusnya menyebabkan sinaran yang dirangsang. Laser yang sangat kuat dihasilkan dengan cepat.
Spektrum cahaya yang mantap dan tulen laser boleh digunakan dalam pelbagai aspek.
Ruby Laser: Laser asli adalah ruby yang teruja oleh mentol kilat cerah. Laser yang dihasilkan adalah "laser berdenyut" daripada rasuk yang berterusan stabil. Kualiti cahaya yang dihasilkan oleh laser ini pada dasarnya berbeza dari laser yang dihasilkan oleh diod laser yang kami gunakan hari ini. Pelepasan cahaya yang kuat, yang hanya berlangsung beberapa nanodetik, sangat ideal untuk menangkap objek yang mudah dipindahkan, seperti potret potret hologram. Potret laser pertama dilahirkan pada tahun 1967. Laser Ruby memerlukan batu permata yang mahal dan hanya dapat menghasilkan pecahan cahaya yang pendek.
Laser Helium: Pada tahun 1960 saintis Ali Javan, William R. Brennet Jr dan Donald Herriot merancang laser HeNe. Ini adalah laser gas pertama yang biasa digunakan dalam jurugambar holografik. Dua kelebihan: 1. Menghasilkan output laser berterusan; 2. Tidak perlu lampu kilat untuk melakukan pengujaan cahaya, tetapi gunakan gas pengujaan elektrik.
Diod laser: Diod laser adalah salah satu daripada laser yang paling biasa digunakan. Fenomena rekombinasi spontan elektron dan lubang di kedua sisi persimpangan PN dioda dipanggil pancaran spontan. Apabila foton dihasilkan melalui pelepasan spontan menerusi semikonduktor, apabila mereka melewati pasangan lubang elektron yang dipancarkan, mereka dapat teruja untuk merekrut untuk menghasilkan foton baru, yang mendorong para pembawa teruja untuk menggabungkan dan mengeluarkan foton baru. Fenomena ini dinamakan sinaran yang dirangsang.
Jika arus suntikan cukup besar, pengedaran pembawa bertentangan dengan keadaan keseimbangan terma terbentuk, iaitu, bilangan populasi dibalikkan. Apabila pembawa dalam lapisan aktif berada dalam banyak pembalikan, sejumlah kecil foton yang dijana secara spontan menghasilkan radiasi induktif disebabkan oleh refleksi salingan pada kedua-dua hujung rongga resonan, menghasilkan maklum balas terpilih terhadap resonans selektif kekerapan, atau keuntungan untuk kekerapan tertentu. Apabila keuntungannya lebih tinggi daripada kehilangan penyerapan, cahaya yang koheren dengan garis spektrum yang baik, laser, boleh dikeluarkan dari simpang PN. Penciptaan dioda laser membolehkan penggunaan aplikasi laser yang mantap, pelbagai jenis pengimbasan maklumat, komunikasi optik serat, laser ranging, radar laser, cakera laser, pointer laser, koleksi pasar raya, dan sebagainya, dan pelbagai aplikasi sedang dikembangkan dan dipopulerkan secara berterusan .
