Η διαμόρφωση λέιζερ

Τα φυσικά μηχανισμοί στοιχεία της διαμόρφωσης λέιζερ: από κβαντική μετάβαση σε συγχρονισμό φωτονίων
Η εμφάνιση των λέιζερ σημείωσε για πρώτη φορά την επίτευξη της ελέγχου των φωτονίων από τους ανθρώπους. Το πρίνципιό του συνδυάζει πολλά πεδία όπως η κβαντική μηχανική και η ακριβή μηχανική.
I. Κβαντική Μετάβαση
Η γενέθλια των λέιζερ ξεκίνησε με κβαντικές μεταβάσεις μεταξύ επιπέδων ενέργειας προτύπων. Όταν ένας ηλεκτρόνιος απορροφά ενέργεια και μεταβάλλεται σε ένα υψηλότερο κατάσταση ενέργειας, το σύστημα βρίσκεται σε μια ασταθή κατάσταση. Σε αυτή τη στιγμή, ο ηλεκτρόνιος απελευθερώνει ενέργεια με δύο τρόπους:
Αυτόματη εκπομπή: Οι ηλεκτρόνιοι επιστρέφουν τυχαία σε χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας και εκπέμπουν φωτόνια με διαφορετικές κατευθύνσεις και φάσεις.
Επικαλεσμένη εκπομπή: Όταν η ενέργεια ενός εξωτερικού φωτόνιου ταιριάζει με τη διαφορά επιπέδων ενέργειας, αυτό θα προκαλέσει ηλεκτρόνια σε εξεγερμένη κατάσταση να απελευθερώνουν ταυτόχρονα ακριβώς το ίδιο φωτόνιο, που αποτελεί τη βάση της οπτικής ενίσχυσης.
Ii. Κλειδιά Παράγοντες για τη Γέννηση των Λέιζερ
Αντιστροφή αριθμού σωματιδίων
Το σύστημα μεγαλύτερων επιτρέπει την κατάρρευση της θερμικής ισορροπίας, επιτρέποντας στην εργασιακή ύλη να δημιουργήσει μετασταθερές ενεργειακές επιπέδους. Για παράδειγμα, σε ένα λέιζερ ηλίου-νεονιού, τα άτομα ηλίου μεταφέρουν ενέργεια στα άτομα νεονίου, προκαλώντας τα άτομα νεονίου να φτιάξουν αντιστροφή αριθμού σωματιδίων.
Ανατροπή συνεχιστικού καταστήματος
Ένας αισθητικός συνεχιστικός καταστήματος αποτελούμενος από δύο καθρέφτες επιτρέπει στα φωτόνια σε συγκεκριμένη κατεύθυνση να ταξιδεύουν προς τα μπροστά και πίσω πολλές φορές. Όταν η κερδοφορία υπερβαίνει την απώλεια, θα δημιουργηθεί ένας θετικός βρόγχος ανατροπής, και τελικά θα εξαγάγεται ένας συνεπαλληλογραφικός ακτινοβολιακός ροπής.
Επιλογή λειτουργικού καταστάσεων
Η κατανομή των μεγάλων και των παραλλαγών λειτουργεί μέσω σχεδιασμού σύντομης οπής ή αντανάκλασης ρεύματος για να επιτευχθεί έξοδος μονοσυχνότητας και μονο-ρεύματος.
Γ. Στατιστικά Bose
Ιδιοφυήνες φωτονιού: Τα φωτονιά που παράγονται από καταστιμμένη ακτινοβολία έχουν ακριβώς την ίδια συχνότητα, φάση και κατάσταση πολάρισης.
Επικάλυψη κυματικής συνάρτησης: Ένα μεγάλο αριθμό ιδιοφυήνων φωτονίων δημιουργούν μακροσκοπικές κβαντικές καταστάσεις, χαριζούντας στο φως τέλεια συνεπιτόπια.
Αυτή η χαρακτηριστική χαρίζει στους λέιζερς χαρακτηριστικά που οι συνηθισμένες πηγές φωτός δεν μπορούν να αντισταθούν:
Διευθύνσιμοτητα: Η γωνία διακύμανσης ενός κοινού φωτιστικού πηγής είναι σχετικά μεγάλη, ενώ αυτή της πηγής λέιζερ φωτισμού είναι σχετικά μικρή και η κατεύθυνσή της είναι σταθερή.
Μονοχρωματικότητα: Το πλάτος φασματικής γραμμής του λέιζερ είναι στενότερο από αυτό ενός συνηθισμένου φωτιστικού πηγή, έτσι ώστε να έχει καλύτερη μονοχρωματικότητα.
Υψηλή λαμπρότητα: Ο λέιζερ εκπέμπει υψίστα παράλληλα ακτίνια και μπορεί να εκλύεται με υψηλότερη συγκέντρωση.