Η διαμόρφωση λέιζερ

γενική σκηνή
βάση όρων
Η εμφάνιση των λέιζερ σημάδισε για πρώτη φορά την κατάληψη των φωτονίων από τους ανθρώπους. Τα λέιζερ είναι ειδικές πηγές φωτός που επιτείνουν το φως μέσω της κατασταλτικής ακτινοβολίας, και ο προσδιορισμός τους περιλαμβάνει πολλά φυσικά μηχανισμούς όπως η κβαντική μηχανική, η οπτική ανακλασιοφωνία και η ενεργειακή εξάρση. Οι κύριοι παράγοντες που συνέβαλαν στη δημιουργία των λέιζερ είναι οι εξής:
I. Κατασταλτική εκπομπή και αντιστροφή αριθμού σωματιδίων
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.
Οπτική ενίσχυση: Σωματίδια σε υψηλά ενεργειακά επίπεδα υποβάλλονται σε κατασταλτική απόσβεση που εξαρτάται από φωτονες που προκαλούν τη γέννηση φωτονών ίδιας φάσης και συχνότητας. Αυτοί οι φωτόνες σαλεύονται επανειλημμένα στο αναφορικό καβωτό, προκαλώντας μια αλυσιδική αντίδραση και δημιουργώντας φως υψηλής έντασης και συνεπιτόμης.
Αντιστροφή αριθμού σωματιδίων: Το σύστημα παραγωγής διατρέπει τη θερμική ισορροπία, επιτρέποντας στην εργασιακή ουσία να δημιουργήσει μετασταθερά ενεργειακά επίπεδα.
ΙΙ. Οπτικό Αναφορικό Καβωτό
Αναστροφή αναφορικού καβωτού: Ένα οπτικό αναφορικό καβωτό που αποτελείται από δύο καθρέφτες επιτρέπει σε φωτόνες σε συγκεκριμένη κατεύθυνση να ταξιδεύουν προς τα πίσω και προς τα εμπρός πολλά φορές.Όταν η κέρδωση υπερβαίνει την απώλεια, δημιουργείται ένας θετικός κύκλος αναστροφής και τελικά εξαγάγεται ένας συνεπιτόμης ακτινοβολίας.
Επιλογή λειτουργικού τρόπου: Με τη χρήση σχεδιασμού μικρού καβωτού ή αναστροφής βαθμού, ελέγχεται η κατανομή των κατακόρυφων και οριζοντικών λειτουργικών τρόπων για να επιτευχθεί έξοδος μονοσυχνότητας και μονο-λειτουργικού.
Συγκέντρωση ενέργειας: Μείωση του αποτελεσματικού μήκους της εργασιακής ουσίας και ενίσχυση της αποδοτικότητας εξαγωγής λέιζερ.
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.
Χαρακτηριστικά λέιζερ:
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 φωτεινότητα: Το λέιζερ εκπέμπει υπερβολικά παράλληλα ακτίνια και μπορεί να εκλύεται με υψηλότερη συγκέντρωση
Η δημιουργία λέιζερ είναι μια τέλεια σύνδεση της κβαντικής μηχανικής και της φωτικής μηχανικής. Το πυθμένιο της βρίσκεται στην επίτευξη ελεγχόμενης ενίσχυσης του φωτός μέσω αντιστροφής αριθμού σωματιδίων και προκατασκευασμένης ακτινοβολίας. Η ανάπτυξη λέιζερ προωθεί επινοειστικές αλλαγές σε βιομηχανίες όπως η βιομηχανία, η υγειονομική περίθαλψη και η τεχνολογία πληροφοριών.