Ласер Принцип

Принцип ласера ​​је заснован на стимулисаној емисији, концепту који је први предложио Ајнштајн почетком 20. века. Главни процес је следећи:

- Електронска транзиција: Атоми или молекули у радном медију добијају енергију под утицајем извора пумпе (као што је електрична енергија, светлосна енергија, итд.), прелазећи са ниског енергетског нивоа на високи енергетски ниво, улазећи у побуђено стање. Пошто је високи енергетски ниво нестабилан, атоми или молекули спонтано прелазе назад на ниво ниске енергије, ослобађајући фотоне у процесу.

- Резонантна рефлексија шупљине: Ови фотони се рефлектују напред-назад унутар резонантне шупљине, у интеракцији са другим атомима или молекулима побуђеног стања у радном медијуму, покрећући више стимулисане емисије. Ово узрокује нагло повећање броја фотона, што резултира високом интензитетом, високо монохроматским и изузетно усмереним ласерским светлом.

Ласер Цомпонентс

Ласер се углавном састоји од три дела: радног медија, извора пумпе и резонантне шупљине.

- Радни медијум: Ово је основа ласерске генерације. Састоји се од активног медијума који омогућава инверзију популације, као што је рубин, неодимијумско стакло или гас угљен-диоксида.

- Извор пумпе: Обезбеђује енергију радном медију, изазивајући стимулисану емисију. Уобичајене методе укључују електричну побуду и оптичку побуду.

- Резонантна шупљина: Састоји се од потпуне унутрашње рефлексије и делимичног унутрашњег одраза, обезбеђује повратну информацију и осцилирајуће окружење за фотоне, омогућавајући им да путују напред-назад више пута унутар шупљине, побољшавајући ефекат стимулисане емисије и на крају формирајући ласерски излаз.

Разлика између једномодних и вишемодних ласера

Главна разлика између једномодних и вишемодних ласера ​​лежи у броју модова у излазном снопу.

- Једномодни ласер: Подржава само један начин ширења светлости. Има висок квалитет зрака, добру усмереност и кохерентност, стандардну кружну тачку снопа и мали угао дивергенције. Погодан је за апликације високе прецизности као што су ласерски интерферометри и оптичка комуникација.

- Ласер са више модова: Подржава више начина ширења светлости. Има велики угао дивергенције излазног снопа, сложен облик снопа и дистрибуцију интензитета, и краћу дужину кохерентности, али велику излазну снагу. Погодан је за мање захтевне апликације као што су обрада материјала и ласерско осветљење.

Ласери – Гаусови зраци

Ласери се називају Гаусовим сноповима јер њихова дистрибуција интензитета преко њиховог попречног пресека приближно одговара Гаусовој функцији, што значи да је интензитет висок у центру и постепено опада према ивицама, показујући криву у облику звона.

Ова карактеристика дистрибуције произилази из само-репродуцибилности ласера ​​током његовог формирања унутар резонантне шупљине; чак и након дифракције и пропагације, његова дистрибуција интензитета одржава Гаусов облик. Гаусови снопови поседују одличне перформансе фокусирања и монохроматичност, ефикасно смањујући конкуренцију у модовима и побољшавајући квалитет зрака, што их чини широко примењеним у дизајну оптичких система, ласерској обради и другим пољима.

Класификација ласера ​​Ласери се могу класификовати на много начина, од којих је један према радном медију:

- Солид-Стате ласери: Они користе чврсте материјале као радни медијум, као што су ласери од алуминијумског граната допираног неодимијумом (Нд:ИАГ). Ови ласери обично имају велику излазну снагу и добру стабилност и широко се користе у индустријској преради, медицини и научним истраживањима.

- Гасни ласери: Они користе гасове као радни медијум, као што су хелијум-неонски ласери (Хе-Не) и ласери угљен-диоксида (ЦО2). Гасни ласери имају широку примену у видљивом и инфрацрвеном спектру.

- Течни ласери: Такође познати као ласери за бојење, они користе растворе органских боја као радни медијум. Њихова прилагодљивост таласне дужине даје им јединствене предности у научним истраживањима и биомедицини.

- Полупроводнички ласери: Они користе полупроводничке материјале као радни медијум, као што су ласерске диоде. Ови ласери нуде предности у минијатуризацији и интеграцији и широко се користе у оптичкој комуникацији, ласерском штампању и другим пољима.

- Ласери са слободним електронима: Ови користе брзе зраке слободних електрона као радни медијум. Они нуде широк спектар излазне снаге и таласних дужина, што их чини погодним за физику високих енергија и рендгенску спектроскопију.