Princíp laserov je založený na stimulovanej emisii, čo je koncept, ktorý prvýkrát navrhol Einstein na začiatku 20. storočia. Hlavný proces je nasledovný:
- Prechod elektrónov: Atómy alebo molekuly v pracovnom médiu získavajú energiu pod vplyvom zdroja pumpy (ako je elektrická energia, svetelná energia atď.), pričom prechádzajú z nízkej energetickej hladiny na vysokú energetickú hladinu a vstupujú do excitovaného stavu. Pretože vysoká energetická hladina je nestabilná, atómy alebo molekuly spontánne prechádzajú späť na nízku energetickú hladinu, pričom sa uvoľňujú fotóny.
- Odraz rezonančnej dutiny: Tieto fotóny sa odrážajú tam a späť v rezonančnej dutine, pričom interagujú s inými atómami alebo molekulami v excitovanom stave v pracovnom médiu, čím sa spúšťa viac stimulovaná emisia. To spôsobí, že počet fotónov sa náhle zvýši, výsledkom čoho je vysoko intenzívne, vysoko monochromatické a extrémne smerové laserové svetlo.
Laser pozostáva hlavne z troch častí: pracovného média, zdroja pumpy a rezonančnej dutiny.
- Pracovné médium: Toto je základ generácie lasera. Skladá sa z aktívneho média, ktoré umožňuje inverziu populácie, ako je rubín, neodýmové sklo alebo plynný oxid uhličitý.
- Zdroj čerpadla: Poskytuje energiu pracovnému médiu a vyvoláva stimulovanú emisiu. Bežné metódy zahŕňajú elektrické budenie a optické budenie.
- Rezonančná dutina: Skladá sa zo zrkadiel s úplným vnútorným odrazom a zrkadiel s čiastočným vnútorným odrazom, poskytuje spätnú väzbu a oscilačné prostredie pre fotóny, čo im umožňuje pohybovať sa v dutine niekoľkokrát tam a späť, čím sa zvyšuje efekt stimulovanej emisie a v konečnom dôsledku vytvára laserový výstup.
Hlavný rozdiel medzi jednorežimovými a viacrežimovými lasermi spočíva v počte režimov vo výstupnom lúči.
- Jednorežimový laser: Podporuje iba jeden režim šírenia svetla. Má vysokú kvalitu lúča, dobrú smerovosť a koherenciu, štandardný kruhový bod lúča a malý uhol divergencie. Je vhodný pre vysoko presné aplikácie, ako sú laserové interferometre a komunikácia z optických vlákien.
- Multi-režimový laser: Podporuje viacero režimov šírenia svetla. Má veľký uhol divergencie výstupného lúča, zložitý tvar lúča a rozloženie intenzity a kratšiu dĺžku koherencie, ale vysoký výstupný výkon. Je vhodný pre menej náročné aplikácie ako je spracovanie materiálov a laserové osvetľovanie.
Lasery sa nazývajú gaussovské lúče, pretože ich rozloženie intenzity naprieč ich prierezom približne zodpovedá gaussovskej funkcii, čo znamená, že intenzita je v strede vysoká a smerom k okrajom postupne klesá, pričom vykazuje krivku v tvare zvona.
Táto distribučná charakteristika pramení zo samoreprodukovateľnosti lasera počas jeho tvorby v rezonančnej dutine; aj po difrakcii a šírení si jej rozloženie intenzity zachováva Gaussovu formu. Gaussovské lúče majú vynikajúci zaostrovací výkon a monochromatickosť, čím účinne znižujú konkurenciu režimov a zlepšujú kvalitu lúča, vďaka čomu sú široko používané pri navrhovaní optických systémov, laserovom spracovaní a iných oblastiach.
Klasifikácia lasera Lasery možno klasifikovať mnohými spôsobmi, jedným z nich je pracovné médium:
- Solid-State lasery: Používajú pevné materiály ako pracovné médium, ako sú lasery s hliníkovým granátom dopovaným neodýmom (Nd:YAG). Tieto lasery majú zvyčajne vysoký výkon a dobrú stabilitu a sú široko používané v priemyselnom spracovaní, medicíne a vedeckom výskume.
- Plynové lasery: Používajú plyny ako pracovné médium, ako sú hélium-neónové lasery (He-Ne) a lasery na báze oxidu uhličitého (CO2). Plynové lasery majú široké uplatnenie vo viditeľnej a infračervenej oblasti spektra.
- Kvapalné lasery: Známe aj ako farbiace lasery, využívajú ako pracovné médium roztoky organických farbív. Ich laditeľnosť vlnovej dĺžky im dáva jedinečné výhody vo vedeckom výskume a biomedicíne.
- Polovodičové lasery: Tieto používajú ako pracovné médium polovodičové materiály, ako sú laserové diódy. Tieto lasery ponúkajú výhody v miniaturizácii a integrácii a sú široko používané v optickej komunikácii, laserovej tlači a iných oblastiach.
- Lasery s voľnými elektrónmi: Tieto využívajú vysokorýchlostné lúče voľných elektrónov ako pracovné médium. Ponúkajú široký rozsah výstupného výkonu a vlnových dĺžok, vďaka čomu sú vhodné pre fyziku vysokých energií a röntgenovú spektroskopiu.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Čínske optické moduly, výrobcovia laserov spojených s vláknami, dodávatelia laserových komponentov všetky práva vyhradené.
