Prinsip laser

Prinsip laser didasarkan pada pelepasan yang dirangsang, konsep yang pertama kali dicadangkan oleh Einstein pada awal abad ke -20. Proses utama adalah seperti berikut:

- Peralihan elektron: Atom atau molekul dalam tenaga kerja medium kerja di bawah pengaruh sumber pam (seperti tenaga elektrik, tenaga cahaya, dll.), Peralihan dari tahap tenaga yang rendah ke tahap tenaga yang tinggi, memasuki keadaan teruja. Kerana tahap tenaga yang tinggi tidak stabil, atom atau molekul secara spontan peralihan kembali ke tahap tenaga yang rendah, melepaskan foton dalam proses.

- Refleksi rongga resonan: Foton-foton ini mencerminkan bolak-balik dalam rongga resonan, berinteraksi dengan atom atau molekul keadaan teruja lain dalam medium kerja, mencetuskan pelepasan yang lebih dirangsang. Ini menyebabkan bilangan foton meningkat secara tiba-tiba, mengakibatkan cahaya laser intensiti, sangat monokromatik, dan sangat berarah.

Komponen laser

Laser terutamanya terdiri daripada tiga bahagian: medium kerja, sumber pam, dan rongga resonan.

- Medium Kerja: Ini adalah asas generasi laser. Ia terdiri daripada medium aktif yang membolehkan penyongsangan populasi, seperti ruby, kaca neodymium, atau gas karbon dioksida.

- Sumber pam: Menyediakan tenaga kepada medium kerja, mendorong pelepasan yang dirangsang. Kaedah umum termasuk pengujaan elektrik dan pengujaan optik.

- Rongga resonan: terdiri daripada jumlah cermin refleksi dalaman dan cermin refleksi dalaman separa, ia memberikan maklum balas dan persekitaran berayun untuk foton, yang membolehkan mereka bergerak bolak -balik beberapa kali dalam rongga, meningkatkan kesan pelepasan yang dirangsang dan akhirnya membentuk output laser.

Perbezaan antara laser satu mod dan multi-mod

Perbezaan utama antara laser mod tunggal dan multi-mod terletak pada bilangan mod dalam rasuk output.

- Laser mod tunggal: Menyokong hanya satu mod penyebaran cahaya. Ia mempunyai kualiti rasuk yang tinggi, arah yang baik dan koheren, tempat rasuk pekeliling standard, dan sudut perbezaan kecil. Ia sesuai untuk aplikasi ketepatan tinggi seperti interferometer laser dan komunikasi gentian optik.

- Laser Multi-Mode: Menyokong pelbagai mod penyebaran cahaya. Ia mempunyai sudut perbezaan rasuk output yang besar, bentuk rasuk kompleks dan pengagihan intensiti, dan panjang koheren yang lebih pendek, tetapi kuasa output yang tinggi. Ia sesuai untuk aplikasi yang kurang menuntut seperti pemprosesan bahan dan pencahayaan laser.

Laser - Rasuk Gaussian

Laser dipanggil rasuk Gaussian kerana pengagihan intensiti mereka merentasi keratan rentas mereka kira-kira sesuai dengan fungsi Gaussian, yang bermaksud intensiti tinggi di pusat dan secara beransur-ansur berkurangan ke arah tepi, mempamerkan lengkung berbentuk loceng.

Ciri-ciri pengedaran ini berpunca daripada hasil sendiri laser semasa pembentukannya dalam rongga resonan; Walaupun selepas difraksi dan penyebaran, pengagihan intensitinya mengekalkan bentuk Gaussian. Rasuk Gaussian mempunyai prestasi fokus yang sangat baik dan monokromatik, dengan berkesan mengurangkan persaingan mod dan meningkatkan kualiti rasuk, menjadikannya digunakan secara meluas dalam reka bentuk sistem optik, pemprosesan laser, dan bidang lain.

Laser klasifikasi laser boleh diklasifikasikan dalam pelbagai cara, salah satunya adalah dengan medium kerja:

-Laser keadaan pepejal: Ini menggunakan bahan pepejal sebagai medium kerja, seperti laser aluminium neodymium-doped (ND: YAG). Laser ini biasanya mempunyai output kuasa yang tinggi dan kestabilan yang baik, dan digunakan secara meluas dalam pemprosesan perindustrian, perubatan, dan penyelidikan saintifik.

-Laser gas: Gas penggunaan ini sebagai medium kerja, seperti laser helium-neon (HE-NE) dan laser karbon dioksida (CO2). Laser gas mempunyai aplikasi yang luas di kawasan spektrum yang kelihatan dan inframerah.

- Laser cecair: Juga dikenali sebagai laser pewarna, penggunaan penyelesaian pewarna organik ini sebagai medium kerja. Tinability panjang gelombang mereka memberi mereka kelebihan yang unik dalam penyelidikan saintifik dan bioperubatan.

- Laser Semikonduktor: Ini menggunakan bahan semikonduktor sebagai medium kerja, seperti diod laser. Laser ini menawarkan kelebihan dalam pengurangan dan integrasi, dan digunakan secara meluas dalam komunikasi optik, percetakan laser, dan bidang lain.

-Laser elektron bebas: Ini menggunakan rasuk elektron bebas berkelajuan tinggi sebagai medium kerja. Mereka menawarkan pelbagai kuasa output dan panjang gelombang, menjadikannya sesuai untuk fizik tenaga tinggi dan spektroskopi sinar-X.