اصل و کاربرد لیزر

اصل و کاربرد لیزر

لیزر چگونه کار می کند

لیزر وسیله ای است که نور لیزر را ساطع می کند. با توجه به محیط کار، لیزر را می توان به چهار دسته لیزر گاز، لیزر جامد، لیزر نیمه هادی و لیزر رنگ تقسیم کرد. اخیراً لیزرهای الکترونی آزاد توسعه یافته اند. لیزرهای با قدرت بالا معمولاً خروجی پالسی هستند.

به جز لیزرهای الکترونی آزاد، اصول کار اساسی لیزرهای مختلف یکسان است. شرط ضروری برای تولید نور لیزر این است که وارونگی جمعیت و سود بیشتر از از دست دادن است، بنابراین اجزای ضروری دستگاه منبع تحریک (یا پمپاژ) و محیط کار با سطح انرژی متاست پذیر هستند. تحریک تحریک رسانه کاری برای برانگیختن حالت هیجان زده، ایجاد شرایطی برای دستیابی و حفظ وارونگی جمعیت است. روش های تشویقی شامل تحریک نوری، تحریک الکتریکی، تحریک شیمیایی و تحریک انرژی هسته ای است.

سطح انرژی متاستال محیط کار به گونه ای است که تابش تحریک شده بر آن مسلط می شود و در نتیجه به تقویت نوری دست می دهد. یک جزء مشترک یک لیزر یک حفره رزونانت است، اما حفره رزونانت (حفره نوری را ببینید) جزء ضروری نیست. حفره طنین انداز اجازه می دهد تا فتون در حفره به فرکانس سازگار, فاز, و جهت سفر, در نتیجه قادر می سازد لیزر به جهت خوب و انسجام. همچنین می تواند طول ماده کار را به خوبی کوتاه کند، و همچنین می تواند حالت لیزر تولید شده را با تغییر طول حفره (به عنوان معنی انتخاب حالت) تنظیم کند، بنابراین لیزر به طور کلی دارای حفره طنینی است.

سه جزء لیزر

اول ، ماده کار

در هسته لیزر، تنها موادی که می توانند به گذارهای سطح انرژی دست یابند، می توانند به عنوان مواد کار برای لیزر مورد استفاده قرار گیرند.

سيداکند، انرژی تشویقی

نقش آن انرژی دادن به ماده کار است، اتم از سطح انرژی پایین تا انرژی خارجی سطح انرژی بالا هیجان زده است. معمولاً انرژی سبک، انرژی گرمایی، انرژی الکتریکی، انرژی شیمیایی و... وجود دارد.

سوم، نقش حفره نوری:

ابتدا تابش تحریک شده ماده کار به طور مداوم انجام می شود؛

دوم این است که به طور مداوم سرعت بخشیدن به فتون;

سومی محدود کردن جهت خروجی لیزر است.

ساده ترین حفره نوری شامل دو آینه موازی متقابل است که در انتهای لیزر HeNe قرار داده شده اند. هنگامی که برخی از اتم های دتریوم بین دو سطح انرژی که به وارونگی ذرات دست می یابند، گذار می کنند، و فتون ها را به موازات جهت لیزر منتشر می کنند، این اتم ها بین دو آینه به عقب و جلو منعکس خواهند شد و به این ترتیب مدام باعث تابش تحریک شده می شوند. یک لیزر بسیار قوی خیلی سریع تولید می شود.

نور خالص و طیف پایدار لیزر را می توان از بسیاری جهات اعمال کرد.

لیزر یاقوت

لیزر اصلی توسط یک لامپ فلش روشن مالیده شد، و لیزر تولید شده یک "لیزر پالسی" بود تا یک پرتو به طور مداوم پایدار. کیفیت نور تولید شده توسط این لیزر اساساً با لیزر تولید شده توسط دیود لیزری که امروزه از آن استفاده می کنیم متفاوت است. این انتشار شدید نور که تنها چند نانوثانیه به طول می انجامد، برای گرفتن اجسامی که حرکت آن ها آسان است، مانند پرتره های پرتره های هولوگرافیک ایده آل است. اولین پرتره لیزری در سال ۱۹۶۷ به دنیا آمد. لیزرهای یاقوت نیاز به یاقوت های گران قیمت دارند و تنها می توانند پشت سر هم های کوتاهی از نور تولید کنند.

لیزر هلیوم

در سال ۱۹۶۰ دانشمندان علی جوان، ویلیام آر برنت جونیور و دونالد هریوت لیزر HeNe را طراحی کردند. این اولین لیزر گازی است که معمولاً در عکاسان هولوگرافیک مورد استفاده قرار می گیرد.

دو مزیت: 1. تولید خروجی لیزر مداوم; 2. بدون نیاز به لامپ فلش برای انجام تحریک نور, اما استفاده از گاز تحریک الکتریکی.

دیود لیزری

دیود لیزری یکی از پر استفاده ترین لیزرها است. پدیده ترکیب مجدد خودبه خودی الکترون ها و سوراخ های دو طرف محل اتصال PN یک دیود را انتشار خودبه خودی می نامند. هنگامی که الکترون های تولید شده توسط انتشار خودبه خودی از نیمه هادی عبور می کنند، هنگامی که از جفت های الکترون-سوراخ ساطع شده عبور می کنند، می توانند هیجان زده شوند تا دوباره ترکیب شوند تا فتون های جدیدی تولید کنند که حامل های هیجان زده را به ترکیب مجدد و ساطع کردن الکترون های جدید القا می کند. پدیده را تابش تحریک شده می نامند.

اگر جریان تزریق به اندازه کافی بزرگ باشد، یک توزیع حامل مخالف حالت تعادل حرارتی تشکیل می شود، به این صورت که عدد جمعیت معکوس می شود. هنگامی که حامل های موجود در لایه فعال در تعداد زیادی واژگونی قرار دارند، مقدار کمی از فتون های تولید شده خود به خود به دلیل بازتاب متقابل در هر دو انتهای حفره طنین، تابش استقرا تولید می کنند و در نتیجه بازخورد انتخابی رزونانس انتخابی فرکانس، یا به دست آوردن برای فرکانس خاصی به دست می آورد. هنگامی که سود بیشتر از از دست دادن جذب است، یک نور منسجم با خط طیفی خوب، لیزر، می تواند از اتصال PN ساطع شود. اختراع دیودهای لیزری امکان کاربرد سریع کاربردهای لیزری، انواع مختلف اسکن اطلاعات، ارتباطات فیبر نوری، لیزر اعم از، رادار لیزری، دیسک های لیزری، اشاره گرهای لیزری، مجموعه های سوپرمارکت و غیره را فراهم می کند و کاربردهای مختلفی به طور مداوم در حال توسعه و محبوبیت هستند.