Три основных функциональных компонента лазера

Три основных функциональных компоненталазерявляются источником насоса, среды усиления и резонансной полости.

Источник насоса обеспечивает источник света для лазера. Среда усиления (также известная как рабочая среда) поглощает энергию, обеспечиваемую источником насоса, и усиливает свет. Резонансная полость образует цепь между источником насоса и средой усиления, и резонансная полость колеблется в выбранном режиме для получения лазерного света.

Источник насоса, как источник энергии, генерирует фотоны, чтобы возбудить среду усиления. Фотоны, излучаемые источником насоса, накачивают частицы в среде усиления от основного состояния до более высокого уровня энергии, достигая инверсии популяции. Механизмы возбуждения включают оптическое возбуждение (оптическая накачка), возбуждение газа, химическое возбуждение и ядерное возбуждение. В настоящее время высокопроизводительные полупроводниковые лазеры (LDS) обычно используются в качестве источников насоса, в первую очередь для преобразования электрической энергии в энергию света.

Среда усиления достигает инверсии населения и усиливает свет, а также определяет длину волны выходного лазера. Получить среду может быть жидкостями, газами или твердыми веществами. Жидкости включают органические растворы, газы включают углекислый газ, а твердые вещества включают Ruby. Фундаментальное требование для среды усиления заключается в том, что он генерирует фотоны при стимуляции, а не превращает свет в тепло. Частицы внутри него должны быть относительно изолированы, что позволяет происходить между уровнями энергии.

Резонансная полость в основном служит целью «хранения» и «очищающего» лазерного света. Резонансная полость, как правило, состоит из двух зеркал, но муфты также могут использоваться для формирования различных кольцевых резонаторов. Фотоны отскакивают вперед и назад между зеркалами, непрерывно вызывая стимулированное излучение в усилительной среде и генерируя высокоинтенсивную лазерный свет. Кроме того, резонансная полость гарантирует, что фотоны внутри полости имеют постоянную частоту/длину волны, фазу и направление, что приводит к превосходной направленности и когерентности лазерного света.