Laserite põhimõte põhineb stimuleeritud emissioonil – selle kontseptsiooni pakkus esmakordselt välja Einstein 20. sajandi alguses. Põhiprotsess on järgmine:
- Elektronide üleminek: töökeskkonnas olevad aatomid või molekulid saavad pumbaallika mõjul energiat (näiteks elektrienergiat, valgusenergiat jne), minnes madalalt energiatasemelt üle kõrgele energiatasemele, sisenedes ergastatud olekusse. Kuna kõrge energiatase on ebastabiilne, lähevad aatomid või molekulid spontaanselt tagasi madalale energiatasemele, vabastades protsessi käigus footonid.
- Resonantsõõnsuse peegeldus: need footonid peegelduvad resonantsõõnsuses edasi-tagasi, toimides töökeskkonnas teiste ergastatud oleku aatomite või molekulidega, käivitades rohkem stimuleeritud emissiooni. See põhjustab footonite arvu järsu suurenemise, mille tulemuseks on kõrge intensiivsusega, väga monokromaatiline ja äärmiselt suunatud laservalgus.
Laser koosneb peamiselt kolmest osast: töökeskkond, pumba allikas ja resonantsõõnsus.
- Töökeskkond: see on laseri genereerimise alus. See koosneb aktiivsest keskkonnast, mis võimaldab populatsiooni inversiooni, nagu rubiin, neodüümklaas või gaas süsinikdioksiid.
- Pumba allikas: annab töökeskkonnale energiat, kutsudes esile stimuleeritud emissiooni. Levinud meetodid hõlmavad elektrilist ja optilist ergastamist.
- Resonantsõõnsus: koosneb täielikust sisepeegelduspeeglitest ja osaliselt sisepeegelduspeeglitest, mis annab footonitele tagasisidet ja võnkuva keskkonna, võimaldades neil õõnsuses mitu korda edasi-tagasi liikuda, suurendades stimuleeritud emissiooniefekti ja moodustades lõpuks laseri väljundi.
Peamine erinevus ühe- ja mitmerežiimiliste laserite vahel seisneb väljundkiire režiimide arvus.
- Üherežiimiline laser: toetab ainult ühte valguse levimise režiimi. Sellel on kõrge kiire kvaliteet, hea suund ja koherentsus, standardne ümmargune kiire koht ja väike lahknemisnurk. See sobib ülitäpsete rakenduste jaoks, nagu laserinterferomeetrid ja fiiberoptiline side.
- Mitmerežiimiline laser: toetab mitut valguse levimise režiimi. Sellel on suur väljundkiire lahknemisnurk, keeruline kiire kuju ja intensiivsuse jaotus ning lühem koherentsuse pikkus, kuid suur väljundvõimsus. See sobib vähem nõudlikeks rakendusteks, nagu materjalide töötlemine ja laservalgustus.
Lasereid nimetatakse Gaussi kiirteks, kuna nende intensiivsuse jaotus nende ristlõikes vastab ligikaudu Gaussi funktsioonile, mis tähendab, et intensiivsus on keskel kõrge ja väheneb järk-järgult servade suunas, ilmutades kellakujulist kõverat.
See jaotusomadus tuleneb laseri isereprodutseeritavusest selle moodustumise ajal resonantsõõnes; isegi pärast difraktsiooni ja levimist säilitab selle intensiivsuse jaotus Gaussi vormi. Gaussi kiirtel on suurepärane teravustamisjõudlus ja monokromaatilisus, mis vähendab tõhusalt režiimide konkurentsi ja parandab kiire kvaliteeti, muutes need laialdaselt kasutatavaks optiliste süsteemide kujundamisel, lasertöötlusel ja muudes valdkondades.
Laserklassifikatsioon Lasereid saab klassifitseerida mitmel viisil, millest üks on töökeskkonna järgi:
- Tahkislaserid: need kasutavad töökeskkonnana tahkeid materjale, näiteks neodüümiga legeeritud alumiiniumgranaatlasereid (Nd:YAG). Nendel laseritel on tavaliselt suur väljundvõimsus ja hea stabiilsus ning neid kasutatakse laialdaselt tööstuslikus töötlemises, meditsiinis ja teadusuuringutes.
- Gaaslaserid: need kasutavad töökeskkonnana gaase, näiteks heelium-neoonlasereid (He-Ne) ja süsinikdioksiidi lasereid (CO2). Gaaslaseritel on laialdased rakendused nähtavas ja infrapunaspektri piirkonnas.
- Vedellaserid: tuntud ka kui värvilaserid, mis kasutavad töökeskkonnana orgaanilisi värvaineid. Nende lainepikkuse häälestatavus annab neile ainulaadsed eelised teadusuuringutes ja biomeditsiinis.
- Pooljuhtlaserid: nende töökeskkonnana kasutatakse pooljuhtmaterjale, näiteks laserdioode. Need laserid pakuvad eeliseid miniaturiseerimisel ja integreerimisel ning neid kasutatakse laialdaselt optilises sides, laserprintimises ja muudes valdkondades.
- Vabaelektroonilised laserid: need kasutavad töökeskkonnana kiireid vabu elektronkiire. Need pakuvad laia valikut väljundvõimsust ja lainepikkusi, mistõttu sobivad need suure energiatarbega füüsika ja röntgenspektroskoopia jaoks.
Autoriõigus @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Hiina kiudoptilised moodulid, kiudühendusega laserte tootjad, laserkomponentide tarnijad Kõik õigused kaitstud.
