Como o laser funciona
Exceto para lasers de elétrons livres, os princípios básicos de trabalho de vários lasers são os mesmos. A condição indispensável para gerar luz laser é que a inversão e o ganho da população sejam maiores que a perda, então os componentes indispensáveis do dispositivo são a fonte de excitação (ou bombeamento) e o meio de trabalho com o nível de energia metaestável. A excitação é a excitação do meio de trabalho para excitar o estado excitado, criando condições para alcançar e manter a inversão da população. Os métodos de incentivo incluem excitação óptica, excitação elétrica, excitação química e excitação de energia nuclear.
O nível de energia metaestável do meio de trabalho é tal que a radiação estimulada domina, conseguindo assim a amplificação óptica. Um componente comum de um laser é uma cavidade ressonante, mas a cavidade ressonante (veja cavidade óptica) não é um componente indispensável. A cavidade ressonante permite que os fótons na cavidade tenham freqüência, fase e direção de deslocamento consistentes, permitindo que o laser tenha boa direcionalidade e coerência. Além disso, ele pode encurtar o comprimento da substância de trabalho bem, e também pode ajustar o modo do laser gerado, alterando o comprimento da cavidade (ou seja, seleção de modo), de modo que o laser geralmente tem uma cavidade ressonante.
O laser geralmente consiste em três partes
1. Substância de trabalho: O núcleo do laser, somente o material que pode alcançar a transição do nível de energia pode ser usado como a substância de trabalho do laser.
2, energia de incentivo: o seu papel é dar energia à substância de trabalho, o átomo é excitado a partir do baixo nível de energia para o alto nível de energia da energia externa. Geralmente há energia luminosa, energia térmica, energia elétrica, energia química e assim por diante.
3. Cavidade ressonante óptica: A primeira ação é fazer a radiação estimulada da substância de trabalho continuamente; o segundo é acelerar continuamente o fóton; o terceiro é limitar a direção da saída do laser. A cavidade óptica mais simples consiste em dois espelhos mutuamente paralelos colocados nas extremidades do laser HeNe. Quando alguns átomos de deutério transitam entre dois níveis de energia que atingem a inversão de partículas e emitem fótons paralelos à direção do laser, esses fótons refletem para frente e para trás entre os dois espelhos, causando constantemente radiação estimulada. Um laser muito forte é produzido muito rapidamente.
A luz pura e o espectro estável do laser podem ser aplicados em muitos aspectos.
Laser Rubi: O laser original era um rubi que era excitado por uma lâmpada de flash brilhante. O laser produzido foi um "laser pulsado" em vez de um feixe continuamente estável. A qualidade da luz produzida por este laser é essencialmente diferente do laser produzido pelo diodo laser que usamos hoje. Essa intensa emissão de luz, que dura apenas alguns nanossegundos, é ideal para capturar objetos fáceis de mover, como retratos de retratos holográficos. O primeiro retrato a laser nasceu em 1967. Os lasers Ruby exigem rubis caros e só podem produzir rajadas de luz.
Laser de hélio: Em 1960, os cientistas Ali Javan, William R. Brennet Jr. e Donald Herriot projetaram o laser HeNe. Este é o primeiro laser a gás que é comumente usado em fotógrafos holográficos. Duas vantagens: 1. Produzir saída de laser contínua; 2. Não há necessidade de lâmpada flash para realizar a excitação da luz, mas use gás de excitação elétrica.
Diodos a laser: Os diodos a laser são um dos lasers mais usados. O fenômeno da recombinação espontânea de elétrons e orifícios em ambos os lados da junção PN de um diodo é chamado de emissão espontânea. Quando os fótons gerados pela emissão espontânea passam pelo semicondutor, uma vez que eles passam pelos pares de elétrons-furos emitidos, eles podem ser estimulados a recombinar para produzir novos fótons, que induzem os portadores excitados a se recombinarem e emitirem novos fótons. O fenômeno é chamado de radiação estimulada.
Se a corrente de injeção é grande o suficiente, é formada uma distribuição portadora oposta ao estado de equilíbrio térmico, ou seja, o número da população é invertido. Quando os portadores na camada ativa estão em um grande número de reversões, uma pequena quantidade de fótons gerados espontaneamente gera radiação indutiva devido à reflexão recíproca em ambas as extremidades da cavidade ressonante, resultando em realimentação seletiva da ressonância seletiva de freqüência, ou ganho para uma certa frequência. Quando o ganho é maior que a perda de absorção, uma luz coerente com uma boa linha espectral, o laser, pode ser emitida a partir da junção PN. A invenção dos diodos laser permite a rápida aplicação de aplicações a laser, vários tipos de varredura de informações, comunicação por fibra ótica, alcance de laser, radar laser, discos laser, ponteiros de laser, coleções de supermercados, etc., e diversas aplicações estão sendo continuamente desenvolvidas e popularizadas .
