چگونه لیزر کار می کند
به استثنای لیزرهای الکترون آزاد، اصول اساسی لیزرهای مختلف یکسان هستند. شرایط ضروری برای تولید نور لیزر این است که تبدیل و به دست آوردن جمعیت بیشتر از ضرر است، بنابراین اجزای ضروری دستگاه منبع تحریک (یا پمپاژ) و محیط کار با سطح انرژی متاستاز است. هیجان زدگی محیط کار برای تحریک حالت هیجان انگیز است، ایجاد شرایط برای دستیابی و حفظ معکوس جمعیت. روش های انگیزشی عبارتند از: تحریک نوری، تحریک الکتریکی، تحریک شیمیایی و تحریک انرژی هسته ای.
سطح انرژی متاستاز در محیط کار به گونه ای است که تابش تحریک شده غالب است، و به همین ترتیب موجب تقویت نوری می شود. جزء رایج لیزر یک حفره رزونانس است، اما حفره رزونانس (حفره نوری را ببینید) جزء ضروری نیست. حفره رزونانس اجازه می دهد تا فوتون ها در حفره دارای یک فرکانس، فاز و جهت سفر، بنابراین لیزر قادر به هدایت و انسجام خوب است. علاوه بر این، می تواند طول عمر کار را به طور كوتاه مدت كوتاه كند و همچنین می تواند حالت لیزر تولید شده را با تغییر طول حفره (یعنی انتخاب حالت) تنظیم كند، بنابراین لیزر به طور كلی حفره رزونانس دارد.
لیزر به طور کلی از سه قسمت تشکیل شده است
1. ماده کار: هسته لیزر، تنها ماده ای است که می تواند انتقال انرژی را به دست آورد، می تواند به عنوان ماده کار لیزر مورد استفاده قرار گیرد.
2، انرژی انگیزشی: نقش آن این است که انرژی را به ماده کار تبدیل کند، اتم از انرژی کم انرژی به انرژی بالایی از انرژی خارجی هیجان زده می شود. معمولا انرژی نور، انرژی حرارتی، انرژی الکتریکی، انرژی شیمیایی و غیره وجود دارد.
3. حفره رزونانس اپتیک: اولین اقدام این است که تابش تحریک شده از ماده کار را به طور مداوم؛ دوم این است که به طور مداوم فوتون را تسریع کنیم؛ سوم اینکه محدود کردن جهت خروجی لیزر است. ساده ترین حفره نوری شامل دو آینه متقابل دو طرفه است که در انتهای لیزر HeNe قرار دارد. هنگامی که برخی از اتمهای دایتریم بین دو سطح انرژی که موجب به دست آوردن ذره ذره می شوند و فوتون ها را به موازات جهت لیزر منتقل می کنند، این فوتون ها بین دو آینه به جلو و عقب منعکس می شوند و به طور دائم باعث تابش تحریک می شوند. لیزر بسیار قوی تولید می شود بسیار سریع است.
نور خالص و طیف پایدار لیزر می تواند در بسیاری از زمینه ها مورد استفاده قرار گیرد.
Ruby Laser: لیزر اصلی Ruby بود که توسط یک لامپ فلش روشن هیجان زده شد. لیزر تولید شده "لیزر پالسی" بود، نه یک پرتو ثابت و پایدار. کیفیت نور تولید شده توسط این لیزر اساسا متفاوت از لیزر تولید شده توسط دیود لیزر است که امروزه استفاده می کنیم. انتشار این شدت نور که فقط چند نانو ثانیه طول می کشد، ایده آل برای گرفتن اشیائی است که به راحتی حرکت می کنند، مانند پرتره های پرتره های هولوگرافی. اولین پرتره لیزری در سال 1967 متولد شد. لیزرهای روبی نیاز به اورانیوم گران قیمت دارند و می توانند فقط منفذ های نور را تولید کنند.
لیزر هلیم: در سال 1960 دانشمندان علی جوان، ویلیام برنت جونیور و دونالد هرریت، لیزر HeNe را طراحی کردند. این اولین لیزر گاز است که معمولا در عکاسان هولوگرافی استفاده می شود. دو مزیت: 1. تولید خروجی لیزر مداوم؛ 2. بدون نیاز به لامپ فلش برای انجام تحریک نور، بدون استفاده از گاز تحریک الکتریکی.
دیودهای لیزری: دیودهای لیزری یکی از رایج ترین لیزرها هستند. پديده نوترکيب خودبخودي الکترونها و سوراخ ها در هر دو طرف اتصال PN يک ديود انتشار خود به خودي ناميده مي شود. هنگامی که فوتون های تولید شده توسط انتشار خود به خود از طریق نیمه هادی جریان می یابند، هنگامی که از طریق جفت الکترون-سوراخ منتشر شده عبور می کنند، می توان آنها را مجددا ترکیب کرد تا فوتون های جدید تولید کنند که باعث تحریک ناقلان هیجان برای احیای فوتون های جدید می شوند. این پدیده تابش تحریک شده است.
اگر جریان تزریق به اندازه کافی بزرگ باشد، توزیع حامل در مقابل حالت تعادل حرارتی شکل می گیرد، یعنی تعداد جمعیت به حالت عادی تغییر می کند. هنگامی که حاملهای لایه فعال در شمار زیادی از معکوس قرار می گیرند، مقدار کمی فوتون تولید شده خود به خود تولید کننده تابش القایی به علت بازتاب متقابل در هر دو انتهای حفره رزونانس می شود که منجر به بازخورد انتخابی رزونانس انتخابی فرکانس یا افزایش یک فرکانس خاص هنگامی که افزایش از جذب جذب بیشتر است، یک نور منسجم با خط طیفی خوب، لیزر می تواند از اتصال PN منتشر شود. اختراع دیود لیزر امکان استفاده سریع از برنامه های لیزر، انواع مختلف اسکن اطلاعات، ارتباط فیبر نوری، ليزر، رادار لیزر، دیسک های لیزر، اشاره گرهای لیزری، مجموعه های سوپر مارکت و غیره را فراهم می کند و برنامه های مختلف به طور مداوم توسعه یافته و محبوب می شوند .
