Το λέιζερ είναι μια συσκευή που μπορεί να εκπέμπει λέιζερ. Σύμφωνα με το μέσο εργασίας, τα λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις κατηγορίες: λέιζερ αερίου, λέιζερ συμπαγούς, λέιζερ ημιαγωγών και λέιζερ βαφής. Πρόσφατα, αναπτύχθηκαν λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων. Τα λέιζερ υψηλής ισχύος είναι συνήθως παλμικά. Παραγωγή.
Η αρχή λειτουργίας του λέιζερ: Εκτός από τα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων, οι βασικές αρχές λειτουργίας των διαφόρων λέιζερ είναι οι ίδιες. Οι απαραίτητες προϋποθέσεις για την παραγωγή λέιζερ είναι η αναστροφή πληθυσμού και το κέρδος μεγαλύτερο από την απώλεια, επομένως τα απαραίτητα εξαρτήματα στη συσκευή είναι η πηγή διέγερσης (ή η άντληση) και το μέσο εργασίας με μετασταθερό επίπεδο ενέργειας. Διέγερση σημαίνει ότι το μέσο εργασίας διεγείρεται σε διεγερμένη κατάσταση μετά την απορρόφηση της εξωτερικής ενέργειας, δημιουργώντας συνθήκες για την πραγματοποίηση και τη διατήρηση της πληθυσμιακής αντιστροφής. Οι μέθοδοι διέγερσης περιλαμβάνουν οπτική διέγερση, ηλεκτρική διέγερση, χημική διέγερση και διέγερση πυρηνικής ενέργειας. Το μετασταθερό επίπεδο ενέργειας του μέσου εργασίας κάνει την διεγερμένη ακτινοβολία να κυριαρχεί, επιτυγχάνοντας έτσι οπτική ενίσχυση. Τα κοινά συστατικά στα λέιζερ περιλαμβάνουν την κοιλότητα συντονισμού, αλλά η κοιλότητα συντονισμού (βλ. κοιλότητα οπτικού συντονισμού) δεν είναι απαραίτητο συστατικό. Η κοιλότητα συντονισμού μπορεί να κάνει τα φωτόνια στην κοιλότητα να έχουν την ίδια συχνότητα, φάση και κατεύθυνση λειτουργίας, έτσι ώστε το λέιζερ να έχει καλή κατευθυντικότητα και συνοχή. Επιπλέον, μπορεί να συντομεύσει καλά το μήκος του υλικού εργασίας και μπορεί επίσης να προσαρμόσει τον τρόπο λειτουργίας του παραγόμενου λέιζερ αλλάζοντας το μήκος της κοιλότητας συντονισμού (δηλ. επιλογή τρόπου λειτουργίας), έτσι γενικά τα λέιζερ έχουν κοιλότητες συντονισμού.
Το λέιζερ γενικά αποτελείται από τρία μέρη: 1. Εργαζόμενη ουσία: Στον πυρήνα του λέιζερ, μόνο η ουσία που μπορεί να επιτύχει τη μετάβαση στο ενεργειακό επίπεδο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως η ουσία εργασίας του λέιζερ. 2. Ενθάρρυνση της ενέργειας: η λειτουργία της είναι να δίνει ενέργεια στην εργαζόμενη ύλη και να διεγείρει τα άτομα από το χαμηλό επίπεδο ενέργειας στο επίπεδο της εξωτερικής ενέργειας υψηλής ενέργειας. Συνήθως μπορεί να υπάρχει φωτεινή ενέργεια, θερμική ενέργεια, ηλεκτρική ενέργεια, χημική ενέργεια κ.λπ. 3. Κοιλότητα οπτικού συντονισμού: Η πρώτη λειτουργία είναι να κάνει τη διεγερμένη ακτινοβολία της ουσίας εργασίας να συνεχίζεται συνεχώς. Το δεύτερο είναι η συνεχής επιτάχυνση των φωτονίων. το τρίτο είναι να περιοριστεί η κατεύθυνση της εξόδου λέιζερ. Η απλούστερη κοιλότητα οπτικού συντονισμού αποτελείται από δύο παράλληλα κάτοπτρα που τοποθετούνται στα δύο άκρα ενός λέιζερ ηλίου-νέον. Όταν κάποια άτομα νέον μεταβαίνουν μεταξύ των δύο ενεργειακών επιπέδων που έχουν επιτύχει αντιστροφή πληθυσμού και ακτινοβολούν φωτόνια παράλληλα με την κατεύθυνση του λέιζερ, αυτά τα φωτόνια θα ανακλώνται εμπρός και πίσω μεταξύ των δύο κατόπτρων, προκαλώντας έτσι συνεχώς διεγερμένη ακτινοβολία. Πολύ δυνατό φως λέιζερ παράγεται πολύ γρήγορα.
Η ποιότητα του φωτός που εκπέμπεται από το λέιζερ είναι καθαρή και το φάσμα είναι σταθερό, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί με πολλούς τρόπους: Ruby laser: Το αρχικό λέιζερ ήταν ότι το ρουμπίνι διεγείρεται από έναν λαμπερό λαμπτήρα που αναβοσβήνει και το λέιζερ που παράγεται ήταν ένα "παλμικό λέιζερ" και όχι μια συνεχής και σταθερή δέσμη. Η ποιότητα της ταχύτητας του φωτός που παράγεται από αυτό το λέιζερ είναι θεμελιωδώς διαφορετική από το λέιζερ που παράγεται από τη δίοδο λέιζερ που χρησιμοποιούμε τώρα. Αυτή η έντονη εκπομπή φωτός που διαρκεί μόνο μερικά νανοδευτερόλεπτα είναι πολύ κατάλληλη για τη λήψη εύκολα κινούμενων αντικειμένων, όπως ολογραφικά πορτρέτα ανθρώπων. Το πρώτο πορτρέτο με λέιζερ γεννήθηκε το 1967. Τα λέιζερ ρουμπίνι απαιτούν ακριβά ρουμπίνια και μπορούν να παράγουν μόνο σύντομους παλμούς φωτός.
Λέιζερ He-Ne: Το 1960, οι επιστήμονες Ali Javan, William R. Brennet Jr. και Donald Herriot σχεδίασαν ένα λέιζερ He-Ne. Αυτό είναι το πρώτο λέιζερ αερίου. Αυτός ο τύπος λέιζερ χρησιμοποιείται συνήθως από ολογραφικούς φωτογράφους. Δύο πλεονεκτήματα: 1. Παραγωγή συνεχούς εξόδου λέιζερ. 2. Δεν χρειάζεστε λαμπτήρα φλας για διέγερση φωτός, αλλά χρησιμοποιήστε ηλεκτρικό αέριο διέγερσης.
Δίοδος λέιζερ: Η δίοδος λέιζερ είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα λέιζερ. Το φαινόμενο του αυθόρμητου ανασυνδυασμού ηλεκτρονίων και οπών και στις δύο πλευρές της ένωσης PN της διόδου για να εκπέμψει φως ονομάζεται αυθόρμητη εκπομπή. Όταν το φωτόνιο που παράγεται από την αυθόρμητη ακτινοβολία διέρχεται από τον ημιαγωγό, μόλις περάσει από την περιοχή του εκπεμπόμενου ζεύγους ηλεκτρονίων-οπών, μπορεί να διεγείρει τα δύο για να ανασυνδυαστούν και να παράγουν νέα φωτόνια. Αυτό το φωτόνιο προκαλεί τους διεγερμένους φορείς να ανασυνδυαστούν και να εκπέμπουν νέα φωτόνια. Το φαινόμενο ονομάζεται διεγερμένη εκπομπή.
Εάν το εγχυόμενο ρεύμα είναι αρκετά μεγάλο, θα σχηματιστεί η κατανομή του φορέα αντίθετη από την κατάσταση θερμικής ισορροπίας, δηλαδή η αντιστροφή πληθυσμού. Όταν οι φορείς στο ενεργό στρώμα βρίσκονται σε μεγάλο αριθμό αναστροφών, μια μικρή ποσότητα αυθόρμητης ακτινοβολίας παράγει επαγόμενη ακτινοβολία λόγω της παλινδρομικής ανάκλασης των δύο άκρων της κοιλότητας συντονισμού, με αποτέλεσμα τη θετική ανάδραση συντονισμού επιλεκτικής συχνότητας ή την απόκτηση ορισμένη συχνότητα. Όταν το κέρδος είναι μεγαλύτερο από την απώλεια απορρόφησης, ένα συνεκτικό φως με καλές φασματικές γραμμές-φως λέιζερ μπορεί να εκπέμπεται από τη διασταύρωση PN. Η εφεύρεση της διόδου λέιζερ επιτρέπει την ταχεία διάδοση των εφαρμογών λέιζερ. Διάφοροι τύποι σάρωσης πληροφοριών, επικοινωνίες οπτικών ινών, εμβέλεια λέιζερ, lidar, δίσκοι λέιζερ, δείκτες λέιζερ, συλλογές σούπερ μάρκετ κ.λπ., αναπτύσσονται και διαδίδονται συνεχώς.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
