Kako laser radi
Osim lasera slobodnih elektrona, osnovni principi rada različitih lasera su isti. Neophodan uslov za generisanje laserskog svetla je da su inverzija i dobitak populacije veći od gubitka, tako da su neophodne komponente uređaja ekscitacioni (ili pumpni) izvor i radni medij sa metastabilnim nivoom energije. Uzbuda je ekscitacija radnog medija da bi pobudila pobuđeno stanje, stvarajući uslove za postizanje i održavanje inverzije populacije. Podsticajne metode uključuju optičku ekscitaciju, električnu ekscitaciju, kemijsku ekscitaciju i pobudu nuklearne energije.
Nivo metastabilne energije radnog medija je takav da stimulirano zračenje dominira, čime se postiže optičko pojačanje. Uobičajena komponenta lasera je rezonantna šupljina, ali rezonantna šupljina (vidi optičku šupljinu) nije neophodna komponenta. Rezonantna šupljina omogućava fotonima u šupljini da imaju konzistentnu frekvenciju, fazu i smer kretanja, što omogućava laseru da ima dobru usmjerenost i koherentnost. Štaviše, može skratiti dužinu bušotine radne tvari, a može i podesiti modus generisanog lasera promjenom dužine šupljine (tj. Izbor načina), tako da laser općenito ima rezonantnu šupljinu.
Laser se obično sastoji od tri dijela
1. Radna supstanca: Jezgro lasera, samo materijal koji može postići tranziciju na energetski nivo može se koristiti kao radna supstanca lasera.
2, poticajna energija: njegova uloga je davanje energije radnoj tvari, atom je uzbuđen od niskog energetskog nivoa do visokog energetskog nivoa vanjske energije. Obično postoje svetlosna energija, toplotna energija, električna energija, hemijska energija itd.
3. Optička rezonantna šupljina: Prva akcija je da se stimulirano zračenje radne tvari kontinuirano; drugi je kontinuirano ubrzavanje fotona; treći je da ograniči pravac laserskog izlaza. Najjednostavnija optička šupljina sastoji se od dva međusobno paralelna ogledala smještena na krajevima HeNe lasera. Kada neki atomi deuterijuma prelaze između dva energetska nivoa koji postižu inverziju čestica, i emituju fotone paralelne sa pravcem lasera, ovi fotoni će se reflektovati nazad i naprijed između dva ogledala, čime će stalno izazivati stimulirano zračenje. Vrlo snažan laser se proizvodi vrlo brzo.
Čisti svetlosni i stabilni spektar lasera može se primeniti u mnogim aspektima.
Ruby Laser: Originalni laser je bio rubin koji je bio uzbuđen sjajnom sijalicom. Proizvedeni laser je bio "pulsirajući laser", a ne kontinuirano stabilan zrak. Kvalitet svjetla proizvedenog ovim laserom bitno se razlikuje od lasera koji proizvodi laserska dioda koju danas koristimo. Ova intenzivna emisija svetlosti, koja traje samo nekoliko nanosekundi, idealna je za snimanje objekata koji se lako kreću, kao što su portreti holografskih portreta. Prvi laserski portret rođen je 1967. Rubin laseri zahtijevaju skupe rubine i mogu proizvesti samo kratke rafale svjetlosti.
Helijumski laser: 1960. godine naučnici Ali Javan, William R. Brennet Jr. i Donald Herriot dizajnirali su HeNe laser. Ovo je prvi gasni laser koji se obično koristi u holografskim fotografima. Dvije prednosti: 1. Proizvode kontinuirani laserski izlaz; 2. Nema potrebe za sijaličnom sijalicom za izvođenje svjetlosne pobude, ali koristite električni uzbudni plin.
Laserske diode: Laserske diode su jedan od najčešće korištenih lasera. Fenomen spontane rekombinacije elektrona i rupa na obje strane PN spoja diode naziva se spontana emisija. Kada fotoni generisani spontanom emisijom prolaze kroz poluprovodnik, jednom kada prođu kroz emitovane parove elektron-šupljina, mogu biti uzbuđeni da rekombinuju kako bi proizveli nove fotone, koji indukuju pobuđene nosioce da rekombinuju i emituju nove fotone. Fenomen se naziva stimulirano zračenje.
Ako je struja ubrizgavanja dovoljno velika, formira se distribucija nosača suprotna od stanja toplotne ravnoteže, odnosno broj populacije je obrnut. Kada su nosioci u aktivnom sloju u velikom broju obrtaja, mala količina spontano generisanih fotona generiše induktivno zračenje usled recipročne refleksije na oba kraja rezonantne šupljine, što rezultira selektivnom povratnom spregom frekvencijske selektivne rezonance ili pojačanja za određenu frekvenciju. Kada je dobitak veći od gubitka apsorpcije, koherentno svjetlo s dobrom spektralnom linijom, laser, može se emitirati iz PN spoja. Pronalazak laserskih dioda omogućava brzu primenu laserskih aplikacija, razne vrste skeniranja informacija, optičku komunikaciju, lasersko rangiranje, laserski radar, laserske diskove, laserske pokazivače, zbirke supermarketa, itd. .
