Лазер — это устройство, которое может излучать лазер. По рабочей среде лазеры можно разделить на четыре категории: газовые лазеры, твердотельные лазеры, полупроводниковые лазеры и лазеры на красителях. Недавно были разработаны лазеры на свободных электронах. Мощные лазеры обычно импульсные. Выход.
Принцип работы лазера: За исключением лазеров на свободных электронах, основные принципы работы различных лазеров одинаковы. Непременными условиями лазерной генерации являются инверсия населенностей и усиление, превышающее потери, поэтому непременными компонентами устройства являются источник возбуждения (или накачки) и рабочее тело с метастабильным уровнем энергии. Возбуждение означает, что рабочее тело после поглощения внешней энергии возбуждается до возбужденного состояния, создавая условия для реализации и поддержания инверсии населённостей. Методы возбуждения включают оптическое возбуждение, электрическое возбуждение, химическое возбуждение и возбуждение ядерной энергией. Метастабильный энергетический уровень рабочей среды делает стимулированное излучение доминирующим, тем самым реализуя оптическое усиление. Общие компоненты лазеров включают резонатор, но резонатор (см. оптический резонатор) не является обязательным компонентом. Резонаторный резонатор может заставить фотоны в резонаторе иметь одинаковую частоту, фазу и направление движения, так что лазер имеет хорошую направленность и когерентность. Кроме того, он может хорошо сократить длину рабочего материала, а также может регулировать режим генерируемого лазера, изменяя длину резонатора (т.е. выбирая режим), поэтому обычно лазеры имеют резонаторы.
Лазер обычно состоит из трех частей: 1. Рабочее вещество: в ядре лазера в качестве рабочего вещества лазера может быть использовано только вещество, способное обеспечить переход энергетического уровня. 2. Побуждающая энергия: ее функция состоит в том, чтобы давать энергию рабочему веществу и возбуждать атомы с низкоэнергетического уровня на высокоэнергетический уровень внешней энергии. Обычно это может быть световая энергия, тепловая энергия, электрическая энергия, химическая энергия и т. д. 3. Оптический резонатор: первая функция — непрерывное стимулирование излучения рабочего вещества; второй — постоянно ускорять фотоны; в-третьих, ограничить направление выхода лазера. Простейший оптический резонатор состоит из двух параллельных зеркал, расположенных на обоих концах гелий-неонового лазера. Когда некоторые атомы неона переходят между двумя энергетическими уровнями, достигшими инверсной населенности, и излучают фотоны, параллельные направлению лазера, эти фотоны будут отражаться туда и обратно между двумя зеркалами, таким образом постоянно вызывая стимулированное излучение. Очень сильный лазерный свет производится очень быстро.
Качество света, излучаемого лазером, чистое, а спектр стабильный, что можно использовать по-разному: Рубиновый лазер: первоначальный лазер заключался в том, что рубин возбуждался яркой мигающей лампой, а производимый лазер был «импульсным лазером», а не непрерывным и стабильным лучом. Качество скорости света, производимого этим лазером, принципиально отличается от лазера, создаваемого лазерным диодом, который мы используем сейчас. Это интенсивное световое излучение, длящееся всего несколько наносекунд, очень подходит для съемки легко движущихся объектов, таких как голографические портреты людей. Первый лазерный портрет родился в 1967 году. Рубиновые лазеры требуют дорогих рубинов и могут производить только короткие импульсы света.
Гелий-неоновый лазер: в 1960 году ученые Али Джаван, Уильям Р. Бреннет-младший и Дональд Херриот разработали гелий-неоновый лазер. Это первый газовый лазер. Этот тип лазера обычно используется голографическими фотографами. Два преимущества: 1. Непрерывный лазерный выход; 2. Не нужна лампа-вспышка для светового возбуждения, а используйте газ для электрического возбуждения.
Лазерный диод: Лазерный диод является одним из наиболее часто используемых лазеров. Явление спонтанной рекомбинации электронов и дырок по обе стороны PN-перехода диода для излучения света называется спонтанным излучением. Когда фотон, генерируемый спонтанным излучением, проходит через полупроводник, как только он проходит вблизи испускаемой электронно-дырочной пары, он может возбудить их рекомбинацию и произвести новые фотоны. Этот фотон вызывает рекомбинацию возбужденных носителей и испускание новых фотонов. Это явление называется вынужденным излучением.
Если инжектируемый ток достаточно велик, то будет формироваться распределение носителей, противоположное состоянию теплового равновесия, т. е. инверсия населенностей. Когда носители в активном слое находятся в большом количестве инверсий, небольшое количество спонтанного излучения создает индуцированное излучение из-за возвратно-поступательного отражения двух концов резонатора, что приводит к частотно-селективной резонансной положительной обратной связи или получению определенная частота. Когда усиление превышает потери на поглощение, из PN-перехода может излучаться когерентный свет с хорошими спектральными линиями — лазерный свет. Изобретение лазерного диода позволяет быстро популяризировать применение лазеров. Постоянно развиваются и популяризируются различные виды сканирования информации, волоконно-оптическая связь, лазерная локация, лидары, лазерные диски, лазерные указки, коллекции супермаркетов и т.д.
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
