Laser je zariadenie, ktoré dokáže vyžarovať laser. Podľa pracovného média možno lasery rozdeliť do štyroch kategórií: plynové lasery, pevné lasery, polovodičové lasery a farbivové lasery. Nedávno boli vyvinuté lasery s voľnými elektrónmi. Vysokovýkonné lasery sú zvyčajne pulzné. Výkon.
Princíp činnosti lasera: Okrem laserov s voľnými elektrónmi sú základné princípy fungovania rôznych laserov rovnaké. Nevyhnutnými podmienkami pre generovanie lasera sú inverzia populácie a zisk väčší ako strata, preto nepostrádateľnými komponentmi v zariadení sú budiaci (alebo čerpací) zdroj a pracovné médium s metastabilnou úrovňou energie. Excitácia znamená, že pracovné médium sa po pohltení vonkajšej energie vybudí do excitovaného stavu, čím sa vytvoria podmienky na realizáciu a udržanie populačnej inverzie. Metódy excitácie zahŕňajú optickú excitáciu, elektrickú excitáciu, chemickú excitáciu a jadrovú energiu. Metastabilná energetická hladina pracovného média spôsobuje, že stimulované žiarenie dominuje, čím dochádza k optickému zosilneniu. Bežné komponenty v laseroch zahŕňajú rezonančnú dutinu, ale rezonančná dutina (pozri optická rezonančná dutina) nie je nevyhnutnou súčasťou. Rezonančná dutina môže spôsobiť, že fotóny v dutine budú mať rovnakú frekvenciu, fázu a smer chodu, takže laser má dobrú smerovosť a koherenciu. Okrem toho môže dobre skrátiť dĺžku pracovného materiálu a môže tiež upraviť režim generovaného lasera zmenou dĺžky rezonančnej dutiny (tj výber režimu), takže vo všeobecnosti majú lasery rezonančné dutiny.
Laser sa vo všeobecnosti skladá z troch častí: 1. Pracovná látka: V jadre lasera môže byť ako pracovná látka lasera použitá len látka, ktorá môže dosiahnuť prechod energetickej hladiny. 2. Povzbudzujúca energia: jej funkciou je dodať energiu pracovnej hmote a vybudiť atómy z nízkoenergetickej úrovne na vysokoenergetickú úroveň vonkajšej energie. Zvyčajne to môže byť svetelná energia, tepelná energia, elektrická energia, chemická energia atď. 3. Optická rezonančná dutina: Prvou funkciou je, aby stimulované žiarenie pracovnej látky pokračovalo nepretržite; druhým je nepretržité zrýchľovanie fotónov; tretím je obmedzenie smeru laserového výstupu. Najjednoduchšia optická rezonančná dutina je zložená z dvoch paralelných zrkadiel umiestnených na oboch koncoch héliovo-neónového lasera. Keď niektoré neónové atómy prechádzajú medzi dvoma energetickými úrovňami, ktoré dosiahli inverziu populácie, a vyžarujú fotóny rovnobežne so smerom lasera, tieto fotóny sa budú odrážať tam a späť medzi dvoma zrkadlami, čím neustále spôsobujú stimulované žiarenie. Veľmi silné laserové svetlo vzniká veľmi rýchlo.
Kvalita svetla vyžarovaného laserom je čistá a spektrum je stabilné, čo sa dá využiť mnohými spôsobmi: Rubínový laser: Pôvodný laser bol taký, že rubín bol vzrušený jasnou blikajúcou žiarovkou a vytvorený laser bol skôr „pulzný laser“ než súvislý a stabilný lúč. Kvalita rýchlosti svetla produkovaného týmto laserom je zásadne odlišná od lasera produkovaného laserovou diódou, ktorú teraz používame. Toto intenzívne vyžarovanie svetla, ktoré trvá len niekoľko nanosekúnd, je veľmi vhodné na zachytenie ľahko sa pohybujúcich objektov, ako sú holografické portréty ľudí. Prvý laserový portrét sa zrodil v roku 1967. Rubínové lasery vyžadujú drahé rubíny a dokážu produkovať len krátke pulzy svetla.
He-Ne laser: V roku 1960 vedci Ali Javan, William R. Brennet Jr. a Donald Herriot navrhli He-Ne laser. Ide o prvý plynový laser. Tento typ lasera bežne používajú holografickí fotografi. Dve výhody: 1. Vytvárajte nepretržitý laserový výstup; 2. Na budenie svetla nepotrebujete bleskovú žiarovku, ale použite elektrický budiaci plyn.
Laserová dióda: Laserová dióda je jedným z najčastejšie používaných laserov. Fenomén spontánnej rekombinácie elektrónov a dier na oboch stranách PN prechodu diódy za účelom vyžarovania svetla sa nazýva spontánna emisia. Keď fotón generovaný spontánnym žiarením prechádza polovodičom, akonáhle prejde do blízkosti emitovaného páru elektrón-diera, môže ich excitovať, aby sa rekombinovali a vytvorili nové fotóny. Tento fotón indukuje excitované nosiče k rekombinácii a emitovaniu nových fotónov. Tento jav sa nazýva stimulovaná emisia.
Ak je vstrekovaný prúd dostatočne veľký, vytvorí sa distribúcia nosiča opačná k stavu tepelnej rovnováhy, to znamená inverzia populácie. Keď sú nosiče v aktívnej vrstve vo veľkom počte inverzií, malé množstvo spontánneho žiarenia vytvára indukované žiarenie v dôsledku vratného odrazu dvoch koncov rezonančnej dutiny, čo má za následok frekvenčne selektívnu rezonančnú pozitívnu spätnú väzbu alebo získanie určitú frekvenciu. Keď je zisk väčší ako strata absorpcie, môže sa z PN prechodu vyžarovať koherentné svetlo s dobrým svetlom spektrálnych čiar - laserom. Vynález laserovej diódy umožňuje rýchlu popularizáciu laserových aplikácií. Neustále sa vyvíjajú a popularizujú rôzne typy skenovania informácií, komunikácie s optickými vláknami, laserové meranie vzdialenosti, lidar, laserové disky, laserové ukazovátka, kolekcie supermarketov atď.
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
