Lazer nasıl çalışır?
Serbest elektron lazerler dışında, çeşitli lazerlerin temel çalışma prensipleri aynıdır. Lazer ışığı üretmenin vazgeçilmez koşulu, popülasyonun inversiyonu ve kazancının kayıptan daha büyük olmasıdır, bu nedenle cihazın vazgeçilmez bileşenleri, uyarma (veya pompalama) kaynağı ve kullanılabilir enerji seviyesine sahip çalışma ortamıdır. Tahrik, çalışma ortamının, nüfusu inversiyonunu sağlamak ve sürdürmek için şartlar yaratarak, heyecanlı devleti heyecanlandırmak için uyarılmasıdır. Teşvik yöntemleri optik uyarma, elektrik uyarma, kimyasal uyarma ve nükleer enerji uyarma içerir.
Çalışma ortamının kabul edilebilir enerji seviyesi, uyarılan radyasyonun hakim olacağı ve böylece optik amplifikasyonun sağlanacağı şekildedir. Bir lazerin ortak bir bileşeni bir rezonans boşluğudur, ancak rezonans boşluğu (optik boşluğa bakınız) vazgeçilmez bir bileşen değildir. Rezonans boşluğu oyuktaki fotonların tutarlı bir frekans, faz ve hareket yönüne sahip olmasını sağlar, böylece lazerin İyi yönlülük ve tutarlılığa sahip olmasını sağlar. Ayrıca, çalışma maddesinin uzunluğunu kısaltabilir ve ayrıca boşluğun uzunluğunu değiştirerek (yani mod seçimi) üretilen lazerin modunu ayarlayabilir, böylece lazer genellikle bir rezonans boşluğuna sahiptir.
Lazer genellikle üç bölümden oluşur
1. Çalışma maddesi: Lazerin çekirdeği, yalnızca enerji seviyesi geçişini sağlayabilen malzeme, lazerin çalışma maddesi olarak kullanılabilir.
2, teşvik edici enerji: rolü çalışan maddeye enerji vermek, atom düşük enerji seviyesinden dış enerjinin yüksek enerji seviyesine kadar heyecanlı. Genellikle ışık enerjisi, termal enerji, elektrik enerjisi, kimyasal enerji vb. Vardır.
3. Optik rezonans boşluğu: İlk eylem, sürekli çalışan maddenin uyarılmış radyasyonunu yapmaktır; ikincisi fotonları sürekli olarak hızlandırmaktır; Üçüncüsü, lazer çıktısının yönünü sınırlamaktır. En basit optik oyuk, HeNe lazerinin uçlarına yerleştirilmiş iki karşılıklı paralel aynadan oluşur. Bazı döteryum atomları, partikül inversiyonunu sağlayan iki enerji seviyesi arasında geçiş yaptığında ve lazer yönüne paralel fotonlar yayarsa, bu fotonlar, iki ayna arasında ileri ve geri yansıyacak ve böylece sürekli olarak uyarılmış radyasyona neden olacaktır. Çok güçlü bir lazer çok hızlı üretilir.
Lazerin saf ışık ve kararlı spektrumu birçok yönden uygulanabilir.
Ruby Laser: Orijinal lazer, parlak bir flaş ampulü tarafından heyecanlanan bir yakut oldu. Üretilen lazer, sürekli olarak sabit bir ışın yerine "darbeli bir lazer" idi. Bu lazer tarafından üretilen ışığın kalitesi, günümüzde kullandığımız lazer diyot tarafından üretilen lazerden temel olarak farklıdır. Sadece birkaç nanosaniye dayanan bu yoğun ışık yayılımı, holografik portreler gibi, hareket etmesi kolay nesneleri yakalamak için idealdir. İlk lazer portre 1967'de doğdu. Yakut lazerler pahalı yakutlara ihtiyaç duyar ve sadece kısa ışık patlamaları üretebilir.
Helyum lazeri: 1960'ta bilim adamları Ali Javan, William R. Brennet Jr. ve Donald Herriot, HeNe lazerini tasarladı. Bu, holografik fotoğrafçılarda yaygın olarak kullanılan ilk gaz lazeridir. İki avantaj: 1. Sürekli lazer çıktısı üretin; 2. Işık uyarımını gerçekleştirmek için flaş ampulüne gerek yoktur, ancak elektrikli uyarma gazı kullanın.
Lazer diyotlar: Lazer diyotlar en yaygın kullanılan lazerlerden biridir. Bir diyotun PN birleşiminin her iki tarafındaki elektronların ve deliklerin kendiliğinden yeniden birleşmesi olgusuna kendiliğinden emisyon denir. Kendiliğinden emisyonla üretilen fotonlar yarı iletkenden geçtiklerinde, yayılan elektron deliği çiftlerinden geçtiklerinde, yeni fotonları yeniden birleştirmek ve yaymak için heyecanlı taşıyıcıları uyaran yeni fotonlar üretmek üzere yeniden birleştirmek için heyecanlanabilirler. Bu fenomene uyarılmış radyasyon denir.
Enjeksiyon akımı yeterince büyükse, termal denge durumuna zıt bir taşıyıcı dağılımı oluşur, yani popülasyon sayısı tersine çevrilir. Aktif katmandaki taşıyıcılar çok sayıda ters çevrimlerde olduğunda, az miktarda kendiliğinden üretilen fotonlar, rezonant boşluğunun her iki ucundaki karşılıklı yansıma nedeniyle indüktif radyasyon oluşturur ve frekans seçici rezonansın seçici geri beslemesiyle sonuçlanır veya belirli bir frekans. Kazanç emme kaybından daha büyük olduğunda, iyi bir spektral çizgiye sahip tutarlı bir ışık olan lazer PN bağlantısından yayılabilir. Lazer diyotların icadı, lazer uygulamalarının, çeşitli bilgi taraması tiplerinin, fiber optik haberleşmenin, lazer alanlarının, lazer radarlarının, lazer disklerin, lazer işaretçilerin, süpermarket koleksiyonlarının vb. Hızlı bir şekilde uygulanmasını sağlar ve çeşitli uygulamalar sürekli geliştirilmekte ve yaygınlaştırılmaktadır. .
