Numele laser este o abreviere a expresiei în limba engleză: Amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație (LASER). amplificarea luminii prin emisii stimulate.
Toate sistemele laser pot fi împărțite în grupuri, în funcție de tipul de mediu activ utilizat. Cele mai importante tipuri de lasere sunt:
Un mediu activ este o colecție de atomi, molecule, ioni sau un cristal (un laser semiconductor) care, sub acțiunea luminii, poate dobândi proprietăți de amplificare.
Deci, fiecare atom are un set discret de niveluri de energie. Electronii unui atom în starea de bază (o stare cu o energie minimă), după absorbția canalului de lumină, trec la un nivel de energie mai ridicat - atomul este excitat; când se emite cuantumul luminii, totul este inversat. Iar radiația luminii, adică trecerea la un nivel de energie mai scăzut (figura 1b), poate să apară spontan (spontan) sau sub influența radiației externe (forțată) (figura 1c). Și dacă dozele de emisie spontană sunt emise în direcții aleatoare, atunci cuantele emisiei stimulate sunt emise în aceeași direcție cu cuantele care au cauzat această radiație, adică ambele canale sunt complet identice.
Pentru a domina tranzițiile la care este emisă energia (tranziții de la nivelul energetic superior la nivelul de energie inferior), este necesar să se creeze o concentrație crescută de atomi sau molecule excitate (a crea o populație inversată). Aceasta va duce la o creștere a incidenței luminoase a substanței. Starea substanței în care populația inversă a nivelurilor de energie este creată este numită activă, iar mediul constând într-o astfel de substanță este un mediu activ.
Procesul de creare a unei populații inverse de niveluri se numește pompare. Și o altă clasificare a laserelor se face prin metoda de pompare (optică, termică, chimică, electrică etc.). Metodele pompei depind de tipul de laser (solid-state, lichid, gaz, semiconductor, etc.).
Sarcina principală a procesului de pompare poate fi luată în considerare utilizând exemplul unui laser cu trei niveluri (Figura 2)
Schema 2 a unui laser cu trei niveluri
Nivelul inferior al laserului I cu energia E1 este nivelul principal de energie al sistemului pe care sunt inițial localizați toți atomii activi. Pomparea excită atomii și în consecință transferă de la nivelul solului I, până la nivelul III, cu energia E3. Atomii care sunt la nivelul III emit canale luminoase și merg la nivelul I, sau trec rapid la nivelul superior al laserului II. Pentru a acumula atomi excitați la nivelul superior al laserului II, cu energie E2. este necesară o relaxare rapidă a atomilor de la nivelul III la II, care ar trebui să depășească rata de decădere a nivelului laser superior II. Populația inversă creată în acest fel va oferi condițiile pentru amplificarea radiației.
Totuși, această generație ar fi apărut, este totuși necesar să se ofere feedback, adică faptul că emisia stimulată, odată creată, ar cauza noi acte de emisii stimulate. Pentru a crea un astfel de proces, mediul activ este plasat într-un rezonator optic.
Rezonatorul optic este un sistem de două oglinzi, între care se află mediul activ (Figura 3). Acesta asigură originea multiplă a undelor luminoase care se propagă de-a lungul axei sale printr-un mediu de amplificare, ca urmare a căreia se obține o putere de radiație ridicată.
Când se atinge o anumită putere, radiația trece printr-o oglindă semitransparentă. Datorită participării la dezvoltarea generării doar a acelei părți a quantelor care sunt paralele cu axa rezonatorului, K.P.D. laserele nu depășesc de obicei 1%. În unele cazuri, sacrificând aceste sau alte caracteristici, K.P.D. poate fi crescut până la 30%.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: