De generaasje fan lasers

De generaasje fan lasers
De generaasje fan lasers waard yn 1916 troch Einstein foarsteld mei syn teory fan "spontane en stimulearre emisje". Dizze teory foarmet de fysike basis fan moderne lasersystemen. De ynteraksje tusken fotonen en atomen kin liede ta trije oergongsprosessen: stimulearre absorpsje, spontane emisje en stimulearre emisje. Salang't stimulearre emisje oanhâldend en stabyl wêze kin, kinne lasers krigen wurde. Dêrom moatte spesjale apparaten - lasers - makke wurde. De gearstalling fan in laser bestiet oer it algemien út trije haadûnderdielen: de wurkjende stof, it oanstjoeringsapparaat en de optyske resonator.

1. Wurksubstânsje

De stof yn in laser dy't laserljocht generearje kin wurdt de wurkjende stof neamd. Under normale omstannichheden is de ferdieling fan atoomnûmers yn 'e stof op elk enerzjynivo in normale ferdieling. It oantal atomen op it legere enerzjynivo is altyd grutter as dat op it hegere enerzjynivo. Dêrom, as ljocht troch de normale steat fan 'e lumineszinte stof giet, is it absorpsjeproses dominant, en wurdt it ljocht altyd swakker. Om it ljocht te fersterkjen nei't it troch de lumineszinte stof giet en ljochtfersterking te berikken, is it nedich om stimulearre emisje dominant te meitsjen. Om it oantal atomen op it hegere enerzjynivo grutter te meitsjen as dat op it legere enerzjynivo, is dizze ferdieling tsjinoersteld oan 'e normale ferdieling en wurdt dieltsjenûmerinverzje neamd.
2. Oanstjitapparaat
De funksje fan it oanstjoeringsapparaat is om atomen yn in leger enerzjynivo oan te stjitten nei in heger enerzjynivo, wêrtroch't de wurkjende stof in dieltsjetal-ynverzje berikke kin. De enerzjynivo's fan 'e stof omfetsje de grûntastân en de oanstjoere steat, lykas in metastabiele steat. De metastabiele steat is minder stabyl as de grûntastân, mar folle stabiler as de oanstjoere steat. Relatyf sjoen kinne atomen langer yn 'e metastabiele steat bliuwe. Bygelyks, de chromiumionen (Cr3+) yn robijn hawwe in metastabiele steat mei in libbensdoer fan 'e oarder fan 10-3 sekonden. Nei't de wurkjende stof oanstjoere is en dieltsjetal-ynverzje berikt, hawwe de stimulearre strielingsfotonen yn earste ynstânsje, fanwegen de ferskillende ferspriedingsrjochtingen fan 'e fotonen dy't útstjoerd wurde troch spontane strieling, ek ferskillende ferspriedingsrjochtingen, en binne d'r in protte ferliezen yn útfier en absorpsje; stabile laserútfier kin net generearre wurde. Om de stimulearre strieling yn steat te stellen te bestean yn it beheinde folume fan 'e wurkjende stof, is in optyske resonator nedich om de seleksje en fersterking fan ljocht te berikken.
3. Optyske resonator
It is in pear ûnderling parallelle reflektearjende spegels dy't oan beide úteinen fan 'e wurkjende stof ynstalleare binne, loodrecht op 'e haadas. It iene ein is in totale refleksjespegel (mei in refleksjetaryf fan 100%), en it oare ein is in foar in part transparante en foar in part reflektearjende spegel (mei in refleksjetaryf fan 90% oant 99%).
De funksjes fan 'e resonator binne: ① it generearjen en ûnderhâlden fan optyske fersterking; ② it selektearjen fan 'e rjochting fan it útfierljocht; ③ it selektearjen fan 'e golflingte fan it útfierljocht. Foar in spesifike wurkstof is de werklike útstjoerde ljochtgolflingte fanwegen ferskate faktoaren net unyk, en hat it spektrum in bepaalde breedte. De resonator kin in rol spylje by it selektearjen fan frekwinsje, wêrtroch't de monochromatiteit fan 'e laser better wurdt.