Ang Pagmugna sa mga Laser

Ang Pagmugna sa mga Laser
Ang pagmugna og mga laser gisugyot ni Einstein niadtong 1916 uban sa iyang teorya sa "spontaneous ug stimulated emission". Kini nga teorya mao ang pisikal nga basehan sa modernong mga sistema sa laser. Ang interaksyon tali sa mga photon ug mga atomo mahimong mosangpot sa tulo ka proseso sa transisyon: stimulated absorption, spontaneous emission, ug stimulated emission. Basta ang stimulated emission mapadayon ug lig-on, ang mga laser makuha. Busa, ang mga espesyal nga aparato - mga laser - kinahanglan nga himoon. Ang komposisyon sa usa ka laser kasagaran gilangkoban sa tulo ka nag-unang bahin: ang nagtrabaho nga substansiya, ang excitation device, ug ang optical resonator.

1. Nagtrabaho nga substansiya

Ang substansiya sa usa ka laser nga makamugna og kahayag sa laser gitawag nga working substance. Ubos sa normal nga mga kahimtang, ang distribusyon sa mga atomic number sa substansiya sa matag lebel sa enerhiya usa ka normal nga distribusyon. Ang gidaghanon sa mga atomo sa ubos nga lebel sa enerhiya kanunay nga mas dako kaysa sa mas taas nga lebel sa enerhiya. Busa, kung ang kahayag moagi sa normal nga kahimtang sa luminescent substance, ang proseso sa pagsuhop dominante, ug ang kahayag kanunay nga mohuyang. Aron mapalig-on ang kahayag human moagi sa luminescent substance ug makab-ot ang light amplification, gikinahanglan nga himuong dominante ang stimulated emission. Aron mahimo nga mas dako ang gidaghanon sa mga atomo sa mas taas nga lebel sa enerhiya kaysa sa ubos nga lebel sa enerhiya, kini nga distribusyon sukwahi sa normal nga distribusyon ug gitawag nga particle number inversion.
2. Aparato sa Pagpukaw
Ang gimbuhaton sa excitation device mao ang pag-excite sa mga atomo sa mas ubos nga lebel sa enerhiya ngadto sa mas taas nga lebel sa enerhiya, nga makapahimo sa nagtrabaho nga substansiya nga makab-ot ang particle number inversion. Ang lebel sa enerhiya sa substansiya naglakip sa ground state ug excited state, ingon man usa ka metastable state. Ang metastable state dili kaayo lig-on kaysa sa ground state, apan mas lig-on kaysa sa excited state. Sa relatibong pagkasulti, ang mga atomo mahimong magpabilin sa metastable state sa mas taas nga panahon. Pananglitan, ang mga chromium ion (Cr3+) sa ruby ​​adunay metastable state nga adunay tibuok kinabuhi nga mga 10-3 segundos. Human ma-excite ang nagtrabaho nga substansiya ug makab-ot ang particle number inversion, sa sinugdanan, tungod sa lain-laing direksyon sa pagkaylap sa mga photon nga gipagawas sa spontaneous radiation, ang stimulated radiation photons adunay lain-laing direksyon sa pagkaylap, ug adunay daghang mga pagkawala sa output ug absorption; ang stable laser output dili mahimo nga mamugna. Aron ang stimulated radiation magpadayon sa limitado nga gidaghanon sa nagtrabaho nga substansiya, usa ka optical resonator ang gikinahanglan aron makab-ot ang pagpili ug pagpadako sa kahayag.
3. Optikal nga Resonator
Kini usa ka pares sa mga salamin nga nagsalamin nga parehas og porma ug gibutang sa duha ka tumoy sa nagtrabaho nga substansiya, nga patindog sa pangunang ehe. Ang usa ka tumoy usa ka hingpit nga salamin nga nagsalamin (nga adunay rate sa pagsalamin nga 100%), ug ang pikas tumoy usa ka partially transparent ug partially reflective nga salamin (nga adunay rate sa pagsalamin nga 90% hangtod 99%).
Ang mga gimbuhaton sa resonator mao ang: ① pagmugna ug pagmentinar sa optical amplification; ② pagpili sa direksyon sa output light; ③ pagpili sa wavelength sa output light. Alang sa usa ka piho nga nagtrabaho nga substansiya, tungod sa lainlaing mga hinungdan, ang aktuwal nga gipagawas nga wavelength sa kahayag dili talagsaon, ug ang spectrum adunay usa ka piho nga gilapdon. Ang resonator mahimong magdula usa ka papel sa pagpili sa frequency, nga naghimo sa monochromaticity sa laser nga mas maayo.