Как производится лазер?

Лазерэто отличное изобретение в 20 -м веке, и оно называется самым быстрым ножом, самым точным правителем и самым ярким светом. Лазер (амплификация света путем стимулированного излучения излучения), что означает стимулированное усиление излучения света, описывает принципЛазерное поколениеАнкет Затем давайте посмотрим, как производится лазер.

Теоретическая основа лазера

Теория стимулированного излучения является основой производства лазера, которая была выдвинута Эйнштейном в 1917 году. В среде усиления лазера существует два уровня энергии, которые соответствуют состоянию нижней энергии и верхнему энергетическому состояниюлазерного перехода соответственно. Разница в энергии E2 - E1 между ними равна Hν. Когда система находится на уровне энергии S1 и облучен фотонами с энергией Hν, она имеет определенную вероятность поглощения фотонов и перехода на уровень энергии S2. Этот процесс называется стимулированным поглощением. Когда система находится на уровне энергии S2, существует определенная вероятность того, что она перейдет на уровень энергии S1 и выпустит флуоресцентный фотон Hν. Этот процесс называется спонтанным излучением. Если система находится на уровне энергии S2 и облучен Hν, она имеет определенную вероятность высвобождения фотона с той же частотой, фазой 1 и направлением распространения, что и падающий фотон. Этот процесс называется стимулированным излучением. Если такая усилительная среда, содержащая большое количество молекул на уровне энергии S2, расположена между двумя противоположными параллельными зеркалами, некоторые флуоресцентные фотоны, перпендикулярные зеркалам, могут быть амплифицированы стимулированным излучением, образуя самооценку колебания, таким образом, испуская лазерный свет. Оптический элемент в левом конце резонансной полости называется выходной связкой, который эквивалентен отражающей поверхности с определенной пропускной способностью и является выходом лазера в резонансной полости.

Ключ к лазерному поколению

Как правило, стимулированное излучение настолько слаб, что его даже трудно наблюдать, не говоря уже о том, чтобы использовать его для генерации лазера. Когда вещество находится в тепловом равновесии, распределение молекул по уровням энергии подчиняется распределению Больцмана. Количество частиц N1 в нижнем энергетическом состоянии S1 намного больше, чем количество частиц N2 в верхнем энергетическом состоянии S2, а поглощение фотонов Hν намного больше, чем у стимулированного излучения, поэтому невозможно реализовать оптические сигналы. макроскопически. Ключ лазерной генерации лежит в инверсии числа частиц, так что N2> N1. В настоящее время, когда лазер работает, необходимо принять соответствующий метод возбуждения (накачки), чтобы реализовать инверсию числа частиц на определенном уровне энергии.

В качестве примера, принимая лазер красителя, в этой статье представлено, как реализовать инверсию числа частиц. Усиная среда лазера - это раствор органического красителя. Обычно используемые красители включают кумарин в синих и фиолетовых полосах, родамин в красных и желтых полосах и т. Д. Лазерный переход органических красителей в основном происходит в энергетических полосах синглетных состояний S0 и S1. Эти две энергииполосы состоят из многих уровней вращательной и колебательной энергии, которые можно рассматривать как непрерывное из -за расширения столкновений в растворе. В процессе генерации лазера молекулы красителя облучают светом насоса, чтобы переходить от нижнего уровня энергии полосы S0 к полосе S1, а затем быстро переходит к нижнему уровню энергии S1 через нерадиацию, то есть, то есть, то есть, то есть, то есть, то есть, то есть, то есть, то есть Верхнее энергетическое состояние лазерного перехода. При лазерном переходе молекулы переходят на указанный уровень энергии в энергетической полосе S0 и высвобождают фотоны, а затем быстро переходят на нижний уровень энергии энергетической полосы S0. Поскольку верхнее энергетическое состояние S2 лазерного перехода имеет длительный срок службы, в то время как срок службы S1 очень короткий, и под действием света насоса большое количество молекул возбуждается до верхнего энергетического состояния S2, поэтому инверсия популяции может быть реализованным. В то же время создания лазерного производства молекулы красителя пересекаются между системами генерации полос S1, входят в триплетную систему с длительным сроком службы в T1 и покидают лазерный переходный цикл, что влияет на эффективность лазера. Следовательно, когда работает лазер красителя, необходимо переработать раствор красителя.

Длина волны лазера

Многие лазеры имеют хорошую монохромативность, то есть спектральную полосу пропускания выходного света узкая. Является ли выходной спектр лазера узким или нет, связан со следующими факторами. Прежде всего, лазерная среда усиления и режим накачки определяют, какие полосы волны могут быть усилены. Такие усилительные средства массовой информации, как газовый лазер, эксимерный лазер и ND: YAG -лазер, которые имеют разреженные уровни энергии и узкое распределение энергии, естественно производят лазер с узкой шириной линии. Во -вторых, монохроматичность лазера может быть скорректирована резонансной полостью. Если необходимо производить лазер с хорошей монохроматичностью, необходимо установить ослабление различных спектральных компонентов в резонансной полости для усиления спектральных компонентов.