Laser je zařízení, které může emitovat laser. Podle pracovního prostředí lze lasery rozdělit do čtyř kategorií: plynové lasery, pevné lasery, polovodičové lasery a barvivové lasery. Nedávno byly vyvinuty lasery s volnými elektrony. Vysoce výkonné lasery jsou obvykle pulzní. Výstup.
Princip fungování laseru: Kromě laserů s volnými elektrony jsou základní principy činnosti různých laserů stejné. Nezbytnými podmínkami pro generování laseru jsou inverze populace a zisk větší než ztráta, takže nepostradatelnými součástmi v zařízení jsou budící (neboli čerpací) zdroj a pracovní médium s metastabilní úrovní energie. Excitace znamená, že pracovní médium je po pohlcení vnější energie vybuzeno do excitovaného stavu, čímž se vytvoří podmínky pro realizaci a udržení populační inverze. Mezi excitační metody patří optické buzení, elektrické buzení, chemické buzení a buzení jadernou energií. Metastabilní hladina energie pracovního média způsobuje, že stimulované záření dominuje, čímž dochází k optickému zesílení. Mezi běžné součásti v laserech patří rezonanční dutina, ale rezonanční dutina (viz optická rezonanční dutina) není nepostradatelnou součástí. Rezonanční dutina může způsobit, že fotony v dutině mají stejnou frekvenci, fázi a směr chodu, takže laser má dobrou směrovost a koherenci. Navíc může dobře zkrátit délku pracovního materiálu a také může upravit režim generovaného laseru změnou délky rezonanční dutiny (tj. výběr režimu), takže obecně lasery mají rezonanční dutiny.
Laser se obecně skládá ze tří částí: 1. Pracovní látka: V jádru laseru může být jako pracovní látka laseru použita pouze látka, která může dosáhnout přechodu energetické hladiny. 2. Povzbuzující energie: její funkcí je dodávat energii pracovní hmotě a excitovat atomy z nízkoenergetické úrovně na vysokoenergetickou úroveň vnější energie. Obvykle to může být světelná energie, tepelná energie, elektrická energie, chemická energie atd. 3. Optická rezonanční dutina: První funkcí je zajistit, aby stimulované záření pracovní látky pokračovalo nepřetržitě; druhým je neustálé urychlování fotonů; třetí je omezit směr laserového výstupu. Nejjednodušší optická rezonanční dutina je složena ze dvou paralelních zrcadel umístěných na obou koncích hélium-neonového laseru. Když některé neonové atomy přecházejí mezi dvěma energetickými hladinami, které dosáhly populační inverze, a vyzařují fotony paralelně se směrem laseru, budou se tyto fotony odrážet tam a zpět mezi dvěma zrcadly, a tak nepřetržitě způsobovat stimulované záření. Velmi rychle vzniká velmi silné laserové světlo.
Kvalita světla emitovaného laserem je čistá a spektrum je stabilní, což lze využít mnoha způsoby: Rubínový laser: Původní laser spočíval v tom, že rubín byl excitován jasně blikající žárovkou a vytvořený laser byl spíše „pulzní laser“ než kontinuální a stabilní paprsek. Kvalita rychlosti světla produkovaného tímto laserem je zásadně odlišná od laseru produkovaného laserovou diodou, kterou nyní používáme. Tato intenzivní emise světla, která trvá jen několik nanosekund, je velmi vhodná pro zachycení snadno se pohybujících objektů, jako jsou holografické portréty lidí. První laserový portrét se zrodil v roce 1967. Rubínové lasery vyžadují drahé rubíny a mohou produkovat pouze krátké pulsy světla.
He-Ne laser: V roce 1960 vědci Ali Javan, William R. Brennet Jr. a Donald Herriot zkonstruovali He-Ne laser. Jedná se o první plynový laser. Tento typ laseru běžně používají holografičtí fotografové. Dvě výhody: 1. Produkce nepřetržitého laserového výstupu; 2. K buzení světla nepotřebujete bleskovou žárovku, ale použijte elektrický budicí plyn.
Laserová dioda: Laserová dioda je jedním z nejčastěji používaných laserů. Jev spontánní rekombinace elektronů a děr na obou stranách PN přechodu diody za účelem vyzařování světla se nazývá spontánní emise. Když foton generovaný spontánním zářením prochází polovodičem, jakmile projde kolem emitovaného páru elektron-díra, může tyto dva vybudit, aby se rekombinovaly a vytvořily nové fotony. Tento foton přiměje excitované nosiče k rekombinaci a emitování nových fotonů. Tento jev se nazývá stimulovaná emise.
Je-li vstřikovaný proud dostatečně velký, vytvoří se distribuce nosiče opačná k tepelnému rovnovážnému stavu, tedy inverze populace. Když jsou nosiče v aktivní vrstvě ve velkém počtu inverzí, malé množství spontánního záření produkuje indukované záření v důsledku vratného odrazu dvou konců rezonanční dutiny, což má za následek frekvenčně selektivní rezonanční pozitivní zpětnou vazbu nebo získání určitou frekvenci. Když je zisk větší než ztráta absorpcí, může být z PN přechodu emitováno koherentní světlo s dobrým světlem spektrálních čar a laseru. Vynález laserové diody umožňuje rychlou popularizaci laserových aplikací. Různé typy skenování informací, komunikace pomocí optických vláken, laserové měření vzdálenosti, lidar, laserové disky, laserová ukazovátka, kolekce supermarketů atd. jsou neustále vyvíjeny a popularizovány.
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
