Die Generasie van Lasers

Die Generasie van Lasers
Die opwekking van lasers is in 1916 deur Einstein voorgestel met sy teorie van "spontane en gestimuleerde emissie". Hierdie teorie vorm die fisiese basis van moderne laserstelsels. Die interaksie tussen fotone en atome kan tot drie oorgangsprosesse lei: gestimuleerde absorpsie, spontane emissie en gestimuleerde emissie. Solank gestimuleerde emissie volgehou en stabiel kan wees, kan lasers verkry word. Daarom moet spesiale toestelle – lasers – vervaardig word. Die samestelling van 'n laser bestaan ​​oor die algemeen uit drie hoofdele: die werkende stof, die opwekkingstoestel en die optiese resonator.

1. Werkstof

Die stof in 'n laser wat laserlig kan genereer, word die werkende stof genoem. Onder normale omstandighede is die verspreiding van atoomgetalle in die stof op elke energievlak 'n normale verspreiding. Die aantal atome op die laer energievlak is altyd groter as dié op die hoër energievlak. Daarom, wanneer lig deur die normale toestand van die luminescerende stof beweeg, is die absorpsieproses dominant, en die lig verswak altyd. Om die lig te versterk nadat dit deur die luminescerende stof beweeg het en ligversterking te bereik, is dit nodig om gestimuleerde emissie dominant te maak. Om die aantal atome op die hoër energievlak groter te maak as dié op die laer energievlak, is hierdie verspreiding teenoorgesteld aan die normale verspreiding en word dit deeltjiegetal-inversie genoem.
2. Opwekkingsapparaat
Die funksie van die opwekkingstoestel is om atome in 'n laer energievlak na 'n hoër energievlak op te wek, wat die werkende stof in staat stel om 'n deeltjiegetal-inversie te bereik. Die energievlakke van die stof sluit die grondtoestand en die opgewekte toestand in, sowel as 'n metastabiele toestand. Die metastabiele toestand is minder stabiel as die grondtoestand, maar baie meer stabiel as die opgewekte toestand. Relatief gesproke kan atome vir 'n langer tydperk in die metastabiele toestand bly. Byvoorbeeld, die chroomione (Cr3+) in robyn het 'n metastabiele toestand met 'n leeftyd van die orde van 10-3 sekondes. Nadat die werkende stof opgewek is en deeltjiegetal-inversie bereik, het die gestimuleerde stralingsfotone aanvanklik, as gevolg van die verskillende voortplantingsrigtings van die fotone wat deur spontane straling uitgestraal word, ook verskillende voortplantingsrigtings, en daar is baie verliese in uitset en absorpsie; stabiele laseruitset kan nie gegenereer word nie. Om die gestimuleerde straling in staat te stel om voort te bestaan ​​in die beperkte volume van die werkende stof, is 'n optiese resonator nodig om die seleksie en versterking van lig te bewerkstellig.
3. Optiese Resonator
Dit is 'n paar onderling parallelle weerkaatsende spieëls wat aan beide kante van die werkende stof, loodreg op die hoofas, geïnstalleer is. Die een kant is 'n totale weerkaatsingspieël (met 'n weerkaatsingskoers van 100%), en die ander kant is 'n gedeeltelik deursigtige en gedeeltelik weerkaatsende spieël (met 'n weerkaatsingskoers van 90% tot 99%).
Die funksies van die resonator is: ① die opwekking en instandhouding van optiese versterking; ② die keuse van die rigting van die uitsetlig; ③ die keuse van die golflengte van die uitsetlig. Vir 'n spesifieke werkende stof, as gevolg van verskeie faktore, is die werklike uitgestraalde liggolflengte nie uniek nie, en die spektrum het 'n sekere breedte. Die resonator kan 'n frekwensiekeuserol speel, wat die monochromatiesiteit van die laser verbeter.