Laser on seade, mis kiirgab laserit. Töökeskkonna järgi võib laserid jagada nelja kategooriasse: gaaslaserid, tahkelaserid, pooljuhtlaserid ja värvlaserid. Viimasel ajal on välja töötatud vabade elektronide laserid. Suure võimsusega laserid on tavaliselt impulss-. Väljund.
Laseri tööpõhimõte: Välja arvatud vabaelektronlaserid, on erinevate laserite põhilised tööpõhimõtted samad. Laseri genereerimise hädavajalikud tingimused on populatsiooni inversioon ja kasum, mis on suurem kui kadu, seega on seadmes asendamatuteks komponentideks ergutus- (või pumpamis-) allikas ja metastabiilse energiatasemega töökeskkond. Ergastus tähendab, et töökeskkond ergastatakse pärast välisenergia neelamist ergastatud olekusse, luues tingimused populatsiooni inversiooni realiseerimiseks ja säilitamiseks. Ergastusmeetodid hõlmavad optilist ergastamist, elektrilist ergastamist, keemilist ergastamist ja tuumaenergia ergastamist. Töökeskkonna metastabiilne energiatase paneb stimuleeritud kiirguse domineerima, realiseerides seeläbi optilise võimenduse. Levinud komponendid laserites on resonantsõõnsus, kuid resonantsõõnsus (vt optiline resonantsõõnsus) ei ole asendamatu komponent. Resonantsõõnsus võib muuta õõnsuses olevad footonid sama sageduse, faasi ja liikumissuunaga, nii et laseril on hea suund ja koherentsus. Lisaks saab see hästi lühendada töötava materjali pikkust ja reguleerida ka genereeritava laseri režiimi muutes resonantsõõne pikkust (st režiimi valikut), nii et üldiselt on laseritel resonantsõõnsused.
Laser koosneb üldiselt kolmest osast: 1. Tööaine: laseri tuumas saab laseri tööainena kasutada ainult seda ainet, mis suudab saavutada energiataseme ülemineku. 2. Ergutav energia: selle ülesanne on anda töötavale ainele energiat ja ergutada aatomeid madala energiatasemelt välisenergia kõrge energiatasemeni. Tavaliselt võib olla valgusenergia, soojusenergia, elektrienergia, keemiline energia jne. 3. Optiline resonantsõõnsus: esimene ülesanne on panna töötava aine stimuleeritud kiirgus pidevalt käima; teine on footonite pidev kiirendamine; kolmas on laserväljundi suuna piiramine. Lihtsaim optiline resonantsõõnsus koosneb kahest paralleelsest peeglist, mis on paigutatud heelium-neoonlaseri mõlemasse otsa. Kui mõned neoonaatomid lähevad üle kahe energiataseme vahel, mis on saavutanud populatsiooni inversiooni, ja kiirgavad footoneid paralleelselt laseri suunaga, peegelduvad need footonid kahe peegli vahel edasi-tagasi, põhjustades seega pidevalt stimuleeritud kiirgust. Väga tugev laservalgus tekib väga kiiresti.
Laseri kiirgava valguse kvaliteet on puhas ja spekter stabiilne, mida saab kasutada mitmel viisil: Rubiinlaser: algne laser oli see, et rubiini ergutas eredalt vilkuv pirn ja toodetud laser oli pigem "impulsslaser", mitte pidev ja stabiilne kiir. Selle laseri tekitatud valguse kiiruse kvaliteet erineb põhimõtteliselt laserdioodi laserist, mida praegu kasutame. See vaid mõne nanosekundi kestev intensiivne valguse emissioon sobib väga hästi kergesti liikuvate objektide, näiteks inimeste holograafiliste portreede jäädvustamiseks. Esimene laserportree sündis aastal 1967. Rubiinlaserid nõuavad kalleid rubiine ja suudavad tekitada vaid lühikesi valgusimpulsse.
He-Ne laser: 1960. aastal kujundasid teadlased Ali Javan, William R. Brennet Jr ja Donald Herriot He-Ne laseri. See on esimene gaasilaser. Seda tüüpi lasereid kasutavad tavaliselt holograafilised fotograafid. Kaks eelist: 1. Tootma pidevat laserväljundit; 2. Valgusergastuse jaoks pole vaja välgupirni, vaid kasuta elektrilist ergutusgaasi.
Laserdiood: laserdiood on üks kõige sagedamini kasutatavaid lasereid. Elektronide ja aukude spontaanset rekombinatsiooni dioodi PN-liidese mõlemal küljel valguse kiirgamiseks nimetatakse spontaanseks emissiooniks. Kui spontaanse kiirguse tekitatud footon läbib pooljuhti, võib see kiirgava elektron-augu paari lähedusest läbi ärgitada neid kahte rekombineerima ja uusi footoneid tootma. See footon indutseerib ergastatud kandjaid rekombineerima ja uusi footoneid kiirgama. Nähtust nimetatakse stimuleeritud emissiooniks.
Kui sisestatud vool on piisavalt suur, moodustub termilise tasakaalu olekule vastupidine kandjajaotus, see tähendab populatsiooni inversioon. Kui aktiivses kihis olevad kandjad on suurel hulgal inversioone, tekitab väike kogus spontaanset kiirgust indutseeritud kiirgust, mis on tingitud resonantsõõnsuse kahe otsa edasi-tagasi peegeldumisest, mille tulemuseks on sagedusselektiivse resonantsi positiivne tagasiside või teatud sagedus. Kui võimendus on suurem kui neeldumiskadu, saab PN-siirdest kiirata koherentset valgust, millel on head spektrijooned-laservalgus. Laserdioodi leiutamine võimaldab laserrakendusi kiiresti populariseerida. Pidevalt arendatakse ja populariseeritakse erinevat tüüpi teabe skaneerimist, kiudoptilist sidet, laserkauguse määramist, lidarit, laserkettaid, laserosureid, supermarketite kollektsioone jne.
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
