Com funciona el làser
A excepció dels làsers d'electrons lliures, els principis bàsics de treball de diversos làsers són els mateixos. La condició indispensable per generar llum làser és que la inversió i guany de la població són més grans que la pèrdua, de manera que els components indispensables del dispositiu són l'origen d'excitació (o bombeig) i el mitjà de treball amb el nivell d'energia metaestable. L'excitació és l'excitació del mitjà de treball per excitar l'estat emocionat, creant condicions per aconseguir i mantenir la inversió de la població. Els mètodes d'incentius inclouen l'excitació òptica, l'excitació elèctrica, l'excitació química i l'excitació de l'energia nuclear.
El nivell d'energia metaestable del mitjà de treball és tal que domina la radiació estimulada, aconseguint així l'amplificació òptica. Un component comú d'un làser és una cavitat ressonant, però la cavitat ressonant (veure cavitat òptica) no és un component indispensable. La cavitat ressonant permet que els fotons de la cavitat tinguin una freqüència, fase i direcció uniformes de desplaçament, de manera que el làser tingui una bona direccionalitat i coherència. A més, pot escurçar bé la longitud de la substància activa i també pot ajustar el mode del làser generat canviant la longitud de la cavitat (és a dir, la selecció de mode), de manera que el làser generalment té una cavitat ressonant.
El làser generalment consta de tres parts
1. Substància de treball: el nucli del làser, només el material que pot aconseguir la transició de nivell d'energia es pot utilitzar com a substància activa del làser.
2, energia d'incentiu: el seu paper és donar energia a la substància activa, l'àtom està excitat des del baix nivell d'energia fins a l'elevat nivell energètic de l'energia externa. Habitualment hi ha energia lleugera, energia tèrmica, energia elèctrica, energia química, etc.
3. Cavitat ressonant òptica: la primera acció consisteix a fer que la radiació estimulada de la substància activa contínuament; el segon consisteix a accelerar contínuament el fotó; la tercera és limitar la direcció de la sortida làser. La cavitat òptica més simple consisteix en dos miralls mútuament paral·lels situats als extrems del làser HeNe. Quan alguns àtoms de deuteri es transienten entre dos nivells d'energia que aconsegueixen la inversió de les partícules i emeten fotons paral·lels a la direcció del làser, aquests fotons reflectiran entre els dos miralls, de manera constant a la radiació estimulada. Un làser molt fort es produeix molt ràpidament.
La llum pura i l'espectre estable del làser es poden aplicar en molts aspectes.
Làser Rubí: el làser original era un rubí que estava excitat per una bombolla de flaix brillant. El làser produït era un "làser polsat" en lloc d'un feix continuament estable. La qualitat de la llum produïda per aquest làser és essencialment diferent del làser produït pel díode làser que utilitzem avui. Aquesta intensa emissió de llum, que dura només uns pocs nanosegons, és ideal per capturar objectes fàcils de moure, com ara retrats de retrats hologràfics. El primer retrat làser va néixer el 1967. Els làsers de Ruby requereixen robins cars i només poden produir ràfegues curtes de llum.
Làser d'heli: el 1960 els científics Ali Javan, William R. Brennet Jr. i Donald Herriot van dissenyar el làser HeNe. Aquest és el primer làser de gas que s'utilitza habitualment en fotògrafs hologràfics. Dues avantatges: 1. Produir sortida làser contínua; 2. No cal que el flaix de flash funcioni amb excitació lleugera, sinó que utilitzeu gas d'excitació elèctrica.
Diodes làser: els díodes làser són un dels làsers més utilitzats. El fenomen de recombinació espontània d'electrons i forats a banda i banda de la unió PN d'un díode es denomina emissió espontània. Quan els fotons generats per l'emissió espontània passen a través del semiconductor, una vegada que passen els parells d'orificis d'electrons emesos, poden excitar-se a recombinar-se per produir nous fotons, que indueixen a les portadores excitants a recombinar i emetre nous fotons. El fenomen es denomina radiació estimulada.
Si el corrent d'injecció és prou gran, es forma una distribució de portadora enfront de l'estat d'equilibri tèrmic, és a dir, el nombre de població s'inverteix. Quan els transportadors de la capa activa es troben en una gran quantitat de reversions, una petita quantitat de fotons generats espontàniament generen radiació inductiva a causa de la reflexió recíproca en ambdós extrems de la cavitat ressonant, resultant en una reacció selectiva de la freqüència de ressonància selectiva o guany de una certa freqüència. Quan el guany sigui superior a la pèrdua d'absorció, es pot emetre una llum coherent amb una bona línia espectral, el làser, des de la unió PN. La invenció de díodes làser permet l'aplicació ràpida d'aplicacions làser, diversos tipus d'escaneig d'informació, comunicació de fibra òptica, rang làser, radar làser, discos làser, punters làser, col·leccions de supermercats, etc., i es desenvolupen i popularitzen diverses aplicacions .
