Какъв е принципът и работата на лазерите?

какЛазериработа

С изключение на лазерите със свободни електрони, основният принцип на работа на всички видове лазери е един и същ. Основните условия за генериране на лазер са инверсия на броя на частиците и печалба, по-голяма от загуба, така че основните компоненти в устройството включват източник на възбуждане (или изпомпване) и работна среда с метастабилно енергийно ниво. Възбуждането е възбуждането на работната среда до възбудено състояние след поглъщане на външна енергия, създавайки условия за осъществяване и поддържане на инверсия на населението на частиците. Методите на възбуждане включват оптично възбуждане, електрическо възбуждане, химическо възбуждане и възбуждане на ядрена енергия.

Метастабилното енергийно ниво на работната среда прави стимулираното лъчение доминиращо, като по този начин се осъществява усилване на светлината. Общият компонент в лазера е резонаторът, но резонаторът (виж оптичен резонатор) не е съществена част. Резонаторът може да накара фотоните в кухината да имат постоянна честота, фаза и посока на движение, така че лазерът да има добра насоченост и кохерентност. Освен това, той може много добре да съкрати дължината на работното вещество и също така може да регулира режима на генерираната лазерна светлина чрез промяна на дължината на резонансната кухина (т.е. избор на режим), така че обикновено лазерите имат резонансна кухина.

Лазерите обикновено се състоят от три части:

1. Работно вещество:сърцевината на лазера, само веществото, което може да постигне преход на енергийното ниво, може да се използва като работно вещество на лазера.

2. Насърчаване на енергията:Неговата функция е да дава енергия на работното вещество и да възбужда атомите от ниско енергийно ниво към високо енергийно ниво на външна енергия. Обикновено може да има светлинна енергия, топлинна енергия, електрическа енергия, химическа енергия и така нататък.

3. Оптична резонансна кухина:Първата функция е да накара стимулираното излъчване на работното вещество да продължи; второто е непрекъснато ускоряване на фотоните; третото е да се ограничи посоката на лазерния изход. Най-простият оптичен резонатор се състои от две успоредни огледала, поставени в двата края на HeNe лазер. Когато някои неонови атоми преминават между двете енергийни нива, които са постигнали инверсия на броя на частиците, и излъчват фотони, успоредни на посоката на лазера, тези фотони ще се отразяват напред-назад между двете огледала, като по този начин непрекъснато причиняват стимулирано излъчване, Много бързо a произвежда се доста мощен лазер.

Чистата и спектрално стабилна светлина, излъчвана от лазерите, може да се използва по много начини

Рубинен лазер:Оригиналният лазер беше рубин, който се възбуждаше от ярка мигаща крушка, а произведеният лазер беше "импулсен лазер", а не непрекъснат постоянен лъч. Качеството на скоростта на светлината, произведена от този лазер, е фундаментално различно от лазера, произведен от лазерните диоди, които използваме днес. Тази интензивна светлинна емисия, която продължава само няколко наносекунди, е идеална за заснемане на лесно движещи се обекти, като например холографски портрети на хора. Първият лазерен портрет е роден през 1967 г. Рубинените лазери изискват скъпи рубини и произвеждат само кратки импулси светлина.

He-Ne лазер:През 1960 г. учените Ali Javan, William R.Brennet Jr. и Donald Herriot проектират He-Ne лазера. Това беше първият газов лазер, тип оборудване, обикновено използвано от холографските фотографи. Две предимства: 1. Генерира се непрекъснат лазерен изход; 2. Не е необходима флаш крушка за светлинно възбуждане, а газът се възбужда от електричество.

Лазерен диод:Лазерният диод е един от най-често използваните лазери в момента. Феноменът на спонтанна рекомбинация на електрони и дупки от двете страни на PN прехода на диода за излъчване на светлина се нарича спонтанна емисия. Когато фотоните, генерирани от спонтанно излъчване, преминават през полупроводника, след като преминат близо до излъчените двойки електрон-дупка, те могат да бъдат стимулирани да се рекомбинират, за да генерират нови фотони, които индуцират рекомбинацията на възбудени носители за излъчване на нови фотони. Явлението се нарича стимулирано емисия.

Ако инжектираният ток е достатъчно голям, ще се формира разпределението на носителите, противоположно на състоянието на топлинно равновесие, тоест популацията на частиците е обърната. Когато голям брой носители в активния слой са обърнати, малко количество фотони, генерирани от спонтанно лъчение, ще генерират индуцирано лъчение поради реципрочното отражение в двата края на резонатора, което води до положителна обратна връзка на честотно-селективен резонанс или печалба за определена честота. Когато печалбата е по-голяма от загубата на абсорбция, кохерентна светлина с добри спектрални линии може да бъде излъчена от PN прехода—лазер. Изобретението на лазерните диоди направи лазерните приложения бързо популярни и различни приложения като сканиране на информация, комуникация с оптични влакна, лазерно определяне на разстоянието, лазерен радар, лазерни дискове, лазерни показалки, събиране на плащания в супермаркети и др., непрекъснато се разработват и популяризират.

Информация за връзка:

Ако имате някакви идеи, не се колебайте да говорите с нас. Без значение къде са нашите клиенти и какви са нашите изисквания, ние ще следваме нашата цел да предоставим на нашите клиенти високо качество, ниски цени и най-доброто обслужване.