Lazer Prensibi ve Uygulaması
Lazer nasıl çalışır?
Lazer, lazer ışığı yayan bir cihazdır. Çalışma ortamına göre lazer gaz lazeri, katı lazer, yarı iletken lazer ve boya lazer olmak üzere dört kategoriye ayrılabilir. Son zamanlarda serbest elektron lazerleri geliştirilmiştir. Yüksek güçlü lazerler genellikle darbeli çıkış vardır.
Serbest elektron lazerleri dışında, çeşitli lazerlerin temel çalışma prensipleri aynıdır. Lazer ışığı üretmek için vazgeçilmez koşul, popülasyon inversiyon ve kazanç kaybı daha büyük olmasıdır, bu nedenle cihazın vazgeçilmez bileşenleri uyarma (veya pompalama) kaynak ve metastabil enerji düzeyi ile çalışma ortamı vardır. Uyarma, çalışan ortamın heyecanlı durumu heyecanlandırmak, nüfusun tersine çevrilmesi ve sürdürülmesi için gerekli koşulları yaratmaktır. Teşvik yöntemleri arasında optik uyarma, elektriksel uyarma, kimyasal uyarma ve nükleer enerji uyarma sayılabilir.
Çalışma ortamının metastabil enerji seviyesi, uyarılmış radyasyonun baskın olduğu ve böylece optik amplifikasyona ulaşılmasıdır. Lazerin ortak bir bileşeni rezonans boşluğudur, ancak rezonans boşluğu (optik kaviteye bakınız) vazgeçilmez bir bileşen değildir. Rezonans boşluğu, kavitede bulunan fotonların tutarlı bir frekansa, faza ve seyahat yönüne sahip olmasını sağlayarak lazerin iyi bir yön ve tutarlılık sağlamasını sağlar. Ayrıca, iyi çalışan maddenin uzunluğunu kısaltabilir, ve aynı zamanda kavite uzunluğunu değiştirerek oluşturulan lazer modunu ayarlayabilirsiniz (yani, mod seçimi), böylece lazer genellikle bir rezonans boşluğu vardır.
Lazerin üç bileşeni
İlk olarak, çalışma maddesi
Lazerin çekirdeğinde, sadece enerji seviyesi geçişleri elde edebilirsiniz maddeler lazer için çalışan maddeler olarak kullanılabilir.
Second, teşvik enerjisi
Onun rolü çalışan madde enerji etmektir, atom yüksek enerji seviyesinin dış enerji düşük enerji düzeyinden heyecanlı. Genellikle ışık enerjisi, termal enerji, elektrik enerjisi, kimyasal enerji ve benzeri vardır.
Üçüncü olarak, optik kavite rolü:
İlk olarak, çalışan maddenin uyarılmış radyasyon sürekli yapılır;
İkincisi sürekli fotonu hızlandırmak için;
Üçüncüsü lazer çıkışının yönünü sınırlamaktır.
En basit optik kavite, HeNe lazerin uçlarına yerleştirilen karşılıklı paralel iki aynadan oluşur. Bazı döteryum atomları parçacık inversiyon elde iki enerji düzeyleri arasında geçiş ve lazer yönüne paralel fotonlar yayarlar, bu fotonlar iki ayna arasında ileri ve geri yansıtacak, böylece sürekli uyarılmış radyasyona neden. Çok güçlü bir lazer çok hızlı bir şekilde üretilir.
Lazerin saf ışık ve kararlı spektrumu birçok şekilde uygulanabilir.
Yakut lazer
Orijinal lazer parlak bir flaş ampul tarafından ovuşturdu, ve üretilen lazer sürekli kararlı bir ışın yerine bir "darbeli lazer" idi. Bu lazer tarafından üretilen ışığın kalitesi, günümüzde kullandığımız lazer diyotun ürettiği lazerden temelde farklıdır. Yalnızca birkaç nanosaniye süren bu yoğun ışık salınımı, holografik portreler gibi taşınması kolay nesneleri yakalamak için idealdir. İlk lazer portre 1967 yılında doğdu. Yakut lazerler pahalı yakut gerektirir ve sadece ışık kısa patlamalar üretebilir.
Helyum lazer
1960 yılında bilim adamları Ali Javan, William R. Brennet Jr. ve Donald Herriot HeNe lazerini tasarladılar. Bu yaygın holografik fotoğrafçılar kullanılan ilk gaz lazer.
İki avantajı: 1. Sürekli lazer çıkışı üretmek; 2. Flaş ampul ışık uyarma gerçekleştirmek için gerek yok, ama elektrik uyarma gazı kullanın.
Lazer diyot
Lazer diyot en sık kullanılan lazerlerden biridir. Bir diyotun PN kavşağının her iki tarafındaki elektron ve deliklerin spontan rekombinasyon olgusu spontan emisyon olarak adlandırılır. Spontan emisyon tarafından oluşturulan fotonlar yarı iletkenden geçtiklerinde, yayılan elektron deliği çiftlerinden geçtiklerinde, yeni fotonlar üretmek için yeniden biraraya gelmek için heyecanlanabilirler, bu da heyecanlı taşıyıcıların yeni fotonları yeniden biraraya getirip yaymalarına neden olur. Fenomen uyarılmış radyasyon denir.
Enjeksiyon akımı yeterince büyükse, termal denge durumuna zıt bir taşıyıcı dağılımı oluşur, yani nüfus sayısı tersine çevrilir. Aktif tabakadaki taşıyıcılar çok sayıda geri dönüşte olduklarında, spontan olarak üretilen fotonların küçük bir kısmı rezonans boşluğunun her iki ucunda karşılıklı yansıma nedeniyle endüktif radyasyon üretir ve bu da frekans seçici rezonansının seçici geri bildirimine veya belirli bir frekansiçin kazanç sağlar. Kazanç emilim kaybı ndan daha büyük olduğunda, iyi bir spektral çizgi ile tutarlı bir ışık, lazer, PN kavşak tan yayılan olabilir. Lazer diyotlar icadı lazer uygulamaları, çeşitli bilgi tarama, fiber optik iletişim, lazer değişen, lazer radar, lazer diskler, lazer işaretçileri, süpermarket koleksiyonları, vb hızlı uygulama sağlar ve çeşitli uygulamalar sürekli geliştirilmektedir ve popüler.