Lazerin oluşumu

Lazerin oluşumunun fiziksel mekanizma unsurları: kuantum geçişinden foton eşzamanlılığına
Lazerlerin ortaya çıkması, insanoğlunun fotonları kontrol etme yeteneğini ilk kez elde ettiğini belirtmektedir. İlkeleri, kuantum mekaniği ve hassas mühendislik gibi birçok alanı birleştirmektedir.
I. Kuantum Geçişi
Lazerlerin üretimiyse atomik enerji seviyeleri arasındaki kuantum geçişleriyle başlamıştır. Bir elektron enerji emip daha yüksek bir enerji durumuna geçtiğinde, sistem bir istikrarsız duruma girer. Bu sırada elektron iki şekilde enerji serbest bırakır:
Otomatik (spontan) emisyon: Elektronlar rastgele daha düşük bir enerji durumuna geri döner ve farklı yönlerde ve fazlarda fotonlar yayar.
İzole edilmiş emisyon: Dışarıdan gelen bir fotonun enerjisi enerji düzeyi farkıyla eşleşirse, bu durum heyecanlı bir durumdaki elektronların tam olarak aynı fotonu eş zamanlı olarak serbest bırakmalarına neden olur ve bu da optik yerleştirme temelini oluşturur.
Ii. Lazerlerin Doğumu için Anahtar Faktörler
Parçacık sayısı terslemesi
Pump sistemi termal denge durumunu bozar ve işleyen maddeyi metastaş enerji seviyeleri oluşturabilmesini sağlar. Örneğin, bir helyum-neon lazerinde, helyum atomları enerjiyi neon atomlarına aktarır ve bu da neon atomlarının parçacık sayısını tersine çevirmesine neden olur.
Jeneratör havuzu geri beslemesi
İki ayna tarafından oluşan optik bir jeneratör havuzu, belirli bir yönde olan fotonların birden fazla kez ilerlemesini ve geri dönüşmesini sağlar. Kazanç kayba eşit olduğunda, pozitif bir geri besleme döngüsü oluşur ve nihayetinde koheran bir ışın çıkarılır.
Mod seçimi
Kısa jeneratör tasarımı veya ızgara geri beslemesi aracılığıyla纵向ve trasvers mod dağılımı kontrol edilir ve tek frekans ve tek mod çıktı sağlanır.
Üçüncü Bose İstatistiği
Aynı olan fotonlar: İvme ışınımı tarafından üretilen fotonlar tam olarak aynı frekansa, faz durumuna ve polarizasyona sahiptir.
Dalga fonksiyonu süperpozisyonu: Büyük bir sayıda aynı olan fotonlar makroskopik kuantum durumlarını oluşturur, bu da ışığa mükemmel bir uyum kazandırır.
Bu özellik, lazerlere sıradan ışık kaynakları ile eşleşemeyen özellikler kazandırır:
Yönellilik: Bir ortak ışık kaynakının ayrılma açısı nispeten büyükken, lazer ışık kaynaklarınınki nispeten küçük ve yönü sabittir.
Tek renklilik: Bir lazerin spektral çizgi genişliği, sıradan bir ışık kaynağındakinden daha dar olduğundan, daha iyi tek renklilik gösterir.
Yüksek parlaklık: Lazer son derece paralel ışınlar emittirir ve daha yüksek bir konsantrasyonla yayılabilir.