Laserin muodostuminen

yleinen käyttötapaus
termit
Laserien kehittyminen merkitsi ensimmäistä kertaa, kun ihmiset saavuttivat fotonien hallinnan. Laserit ovat erityisiä valosäteilylähdeitä, jotka suurenntavat valoa stimuloituun säteilyyn perustuen, ja niiden muodostumisessa on mukana useita fyysisiä mekanismeja, kuten kvanttimekaniikkaa, optista resonanssia ja energian herättämistä. Seuraavat ovat pääasiassa tekijöitä, jotka vaikuttavat laserien muodostumiseen:
I. Stimuloitu säteily ja osittain käänteinen tila
Laserien syntymisprosessi alkoi kvanttiympäristyksillä atomisten energiatasojen välillä. Kun elektroni absorboidaan energiaa ja siirtyy korkeampaan energiatilaan, järjestelmä on epävakaassa tilassa. Tällöin elektroni vapauttaa energian kahdella tavalla:
Itseinen säteily: Elektronit hyppäävät satunnaisesti takaisin matalampaan energiatilaan ja lähettävät fotonit eri suuntauksissa ja vaiheissa.
Tunnustettu säteily: Kun ulkoisen fotonin energia vastaa energiatason eroa, se aiheuttaa hermostuneiden elektronien samanaikaisen saman fotonin vapauttamisen, mikä muodostaa optisen vahvistuksen perustan.
Optinen verhoitus: Korkean energiatason oskut kohtaavat stimuloitua säteilyä, jota käynnistävät tulleet fotonit, tuottamalla foteoneita, jotka ovat samaa vaihetta ja taajuutta. Nämä fotonit värisevät toistuvasti resonanssikaverissa, käynnistämällä ketjuprocession ja muodostavat korkean intensiteetin koherenttisen valon.
Osittain käänteinen tila: Pumppausjärjestelmä rikkoo termodynaminen tasapaino, mahdollistaen työaineen muodostavan metastaattisia energiatasoja.
Ii. Optinen resonanssikaveri
Resonanssikaverin palautus: Kaksi peiliä muodostavat optisen resonanssikaverin, joka antaa foteoneille tiettyyn suuntaan matkustaa monta kertaa eteenpäin ja taaksepäin. Kun hyötyylijäyden ylittää menetyksen, positiivinen palautusluuppi muodostuu, ja lopulta koherentti sade tuotetaan.
Tilavalinta: Lyhyen kaupungin suunnittelun tai raamatuulevuuden palautteen avulla ohjataan pituus- ja transversaalimallien jakautumista saavuttaakseen yksitoiston ja yksimallin tulosteen.
Energian keskittäminen: Työaineen tehokkaan pituuden lyhentäminen parantaa laserin tulostus tehokkuutta.
Kolmas. Bose tilastot
Samankaltaiset fotonit: Fotonit, jotka tuotetaan stimuloituun sähkökenttään, ovat täysin samanlaisia taajuudessa, vaiheessa ja polarisaatiotilassa.
Aaltofunktion ylitys: Suuri määrä samankaltaisia foteja muodostaa makroskooppisia kvanttitiloja, antaen valoille täydellisen koherenssin.
Laserin ominaisuudet:
Suuntaisuus: Yleisen valon lähdeksi olevan valon hajontakulma on suhteellisen suuri, kun taas laserivalon hajontakulma on suhteellisen pieni ja sen suunta on kiinteä.
Yksisävyisyys: Laserin spektraalirivikeli on kapeampi kuin tavallisen valolähteen, joten sen yksisävyisyys on parempi.
Korkean kirkkaus: Laseri lähettää erittäin rinnakkaisia sadeja ja ne voidaan lähettää korkeammalla keskittymisellä.
Laserien muodostuminen on täydellinen yhdistelmä kvanttimekaniikkaa ja optisen insinöörityksen. Sen ydin on valon kontrolloitava vahvistaminen osittain käänteisessä populaatiossa ja stimuloitussa säteilyssä. Laserien kehitys edistää innovaatioita teollisuudenaloilla, kuten valmistuksessa, terveydenhuollossa ja tietotekniikassa.