Принцип и применение лазера
Как работает лазер
Лазер это устройство, которое излучает лазерный свет. Согласно рабочей среде, лазер можно разделить на четыре категории: газовый лазер, твердый лазер, полупроводниковый лазер и краситель лазера. Недавно были разработаны бесплатные электронные лазеры. Высокой мощности лазеров, как правило, импульсный выход.
За исключением свободных электронных лазеров, основные принципы работы различных лазеров одинаковы. Необходимым условием для генерации лазерного света является то, что инверсия населения и прибыль больше, чем потери, поэтому незаменимыми компонентами устройства являются источник возбуждения (или накачки) и рабочая среда с метастабийным уровнем энергии. Возбуждение – это возбуждение рабочей среды для возбуждения возбужденного состояния, создание условий для достижения и поддержания инверсии населения. Методы стимулирования включают оптическое возбуждение, электрическое возбуждение, химическое возбуждение и возбуждение ядерной энергии.
Метастабийный энергетический уровень рабочей среды таков, что доминирует стимулируемое излучение, тем самым достигая оптического усиления. Распространенным компонентом лазера является резонансная полость, но резонансная полость (см. оптическую полость) не является незаменимым компонентом. Резонансная полость позволяет фотонам в полости иметь последовательную частоту, фазу и направление движения, что позволяет лазеру иметь хорошую направленность и согласованность. Кроме того, он может сократить длину рабочего вещества хорошо, а также может регулировать режим генерируемого лазера, изменив длину полости (то есть, выбор режима), так что лазер обычно имеет резонансную полость.
Три компонента лазера
Во-первых, рабочее вещество
В основе лазера, только вещества, которые могут достичь перехода уровня энергии могут быть использованы в качестве рабочих веществ для лазера.
Second, стимулируя энергия
Его роль заключается в активизации рабочего вещества, атом возбуждается от низкого уровня энергии к внешней энергии высокого энергетического уровня. Обычно есть световая энергия, тепловая энергия, электрическая энергия, химическая энергия и так далее.
В-третьих, роль оптической полости:
Во-первых, непрерывно выполняется стимулируемое излучение работающего вещества;
Во-вторых, постоянно ускорять фотон;
В-третьих, ограничить направление лазерного выхода.
Простейшая оптическая полость состоит из двух взаимно параллельных зеркал, расположенных на концах лазера HeNe. Когда некоторые атомы дейтерия переходят между двумя энергетическими уровнями, которые достигают инверсии частиц, и излучают фотоны параллельно направлению лазера, эти фотоны будут отражаться между двумя зеркалами, тем самым постоянно вызывая стимулируемое излучение. Очень сильный лазер производится очень быстро.
Чистый свет и стабильный спектр лазера могут быть применены по-разному.
Рубиновый лазер
Оригинальный лазер был протер яркой лампочкой вспышки, и лазер производится был "импульсный лазер", а не непрерывно стабильный луч. Качество света, производимого этим лазером, существенно отличается от лазера, производимого лазерным диодом, который мы используем сегодня. Это интенсивное излучение света, которое длится всего несколько наносекунд, идеально подходит для захвата объектов, которые легко перемещаются, таких как портреты голографических портретов. Первый лазерный портрет родился в 1967 году. Рубиновые лазеры требуют дорогих рубинов и могут производить только короткие всплески света.
Гелий лазер
В 1960 году ученые Али Яван, Уильям Р. Бреннет-младший и Дональд Херриот разработали лазер HeNe. Это первый газовый лазер, который обычно используется в голографических фотографов.
Два преимущества: 1. Производить непрерывный лазерный выход; 2. Нет необходимости для вспышки лампы для выполнения светового возбуждения, но использовать электрический газ возбуждения.
Лазерный диод
Лазерный диод является одним из наиболее часто используемых лазеров. Явление спонтанной рекомбинации электронов и отверстий по обе стороны от соединения диода PN называется спонтанным излучением. Когда фотоны, генерируемые спонтанным излучением, проходят через полупроводник, как только они проходят через испускаемые пары электрон-отверстий, они могут быть рады рекомбинировать для получения новых фотонов, которые побуждают возбужденных носителей рекомбинировать и излучать новые фотоны. Это явление называется стимулируемым излучением.
Если ток впрыска достаточно большой, образуется распределение носителя напротив теплового равновесного состояния, то есть количество популяции меняется вспять. Когда носители в активном слое находятся в большом количестве разворотов, небольшое количество спонтанно генерируемых фотонов генерирует индуктивное излучение из-за взаимного отражения на обоих концах резонансной полости, что приводит к селективной обратной связи частоты селективного резонанса, или получить для определенной частоты. Когда выигрыш больше, чем потеря поглощения, согласованный свет с хорошей спектральной линией, лазером, может быть излучен от соединения PN. Изобретение лазерных диодов позволяет быстро использовать лазерные приложения, различные виды сканирования информации, волоконно-оптической связи, лазерный диапазон, лазерный радар, лазерные диски, лазерные указки, коллекции супермаркетов и т.д., и различные приложения постоянно разрабатываются и популяризируются.