Princippet om lasere er baseret på stimuleret emission, et koncept først foreslået af Einstein i begyndelsen af det 20. århundrede. Hovedprocessen er som følger:
- Elektronovergang: Atomer eller molekyler i arbejdsmediet får energi under påvirkning af en pumpekilde (såsom elektrisk energi, lysenergi osv.), der går fra et lavt energiniveau til et højt energiniveau og går ind i en exciteret tilstand. Fordi det høje energiniveau er ustabilt, går atomerne eller molekylerne spontant tilbage til det lave energiniveau og frigiver fotoner i processen.
- Resonant hulrumsrefleksion: Disse fotoner reflekteres frem og tilbage i resonanshulrummet og interagerer med andre exciterede atomer eller molekyler i arbejdsmediet, hvilket udløser mere stimuleret emission. Dette får antallet af fotoner til at stige brat, hvilket resulterer i høj intensitet, meget monokromatisk og ekstremt retningsbestemt laserlys.
Laseren består hovedsageligt af tre dele: arbejdsmediet, pumpekilden og resonanshulrummet.
- Arbejdsmedium: Dette er grundlaget for lasergenerering. Det er sammensat af et aktivt medium, der muliggør befolkningsinversion, såsom rubin, neodymglas eller kuldioxidgas.
- Pumpekilde: Giver energi til arbejdsmediet, hvilket inducerer stimuleret emission. Almindelige metoder omfatter elektrisk excitation og optisk excitation.
- Resonant hulrum: Sammensat af totale interne reflektionsspejle og delvise interne reflektionsspejle giver det feedback og et oscillerende miljø for fotoner, hvilket giver dem mulighed for at rejse frem og tilbage flere gange i hulrummet, hvilket forbedrer den stimulerede emissionseffekt og i sidste ende danner laseroutput.
Hovedforskellen mellem single-mode og multi-mode lasere ligger i antallet af tilstande i udgangsstrålen.
- Single-mode laser: Understøtter kun én tilstand for lysudbredelse. Den har høj strålekvalitet, god retningsbestemthed og sammenhæng, en standard cirkulær strålespot og en lille divergensvinkel. Den er velegnet til højpræcisionsapplikationer såsom laserinterferometre og fiberoptisk kommunikation.
- Multi-mode laser: Understøtter flere former for lysudbredelse. Den har en stor udgangsstråledivergensvinkel, kompleks stråleform og intensitetsfordeling og en kortere kohærenslængde, men høj udgangseffekt. Den er velegnet til mindre krævende applikationer såsom materialebehandling og laserbelysning.
Lasere kaldes gaussiske stråler, fordi deres intensitetsfordeling på tværs af deres tværsnit tilnærmelsesvis er i overensstemmelse med en Gaussisk funktion, hvilket betyder, at intensiteten er høj i midten og gradvist aftager mod kanterne og udviser en klokkeformet kurve.
Denne fordelingskarakteristik stammer fra laserens selvreproducerbarhed under dens dannelse i resonanshulrummet; selv efter diffraktion og udbredelse bevarer dens intensitetsfordeling en gaussisk form. Gaussiske stråler har fremragende fokuseringsydelse og monokromaticitet, hvilket effektivt reducerer moduskonkurrence og forbedrer strålekvaliteten, hvilket gør dem meget udbredt inden for optisk systemdesign, laserbehandling og andre områder.
Laserklassificering Lasere kan klassificeres på mange måder, hvoraf den ene er efter arbejdsmediet:
- Solid-State Lasere: Disse bruger faste materialer som arbejdsmedie, såsom neodym-doteret aluminium granat (Nd:YAG) lasere. Disse lasere har typisk høj effekt og god stabilitet og er meget udbredt i industriel behandling, medicin og videnskabelig forskning.
- Gaslasere: Disse bruger gasser som arbejdsmedie, såsom helium-neon-lasere (He-Ne) og kuldioxidlasere (CO2). Gaslasere har brede anvendelser i de synlige og infrarøde spektrale områder.
- Flydende lasere: Også kendt som farvelasere, disse bruger organiske farvestofopløsninger som arbejdsmediet. Deres bølgelængdejustering giver dem unikke fordele inden for videnskabelig forskning og biomedicin.
- Halvlederlasere: Disse bruger halvledermaterialer som arbejdsmedie, såsom laserdioder. Disse lasere tilbyder fordele inden for miniaturisering og integration og er meget udbredt inden for optisk kommunikation, laserprint og andre områder.
- Frielektronlasere: Disse bruger frie elektronstråler med høj hastighed som arbejdsmedie. De tilbyder en bred vifte af udgangseffekt og bølgelængder, hvilket gør dem velegnede til højenergifysik og røntgenspektroskopi.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box OpTronics Technology Co., Ltd. - China Fiber Optic Modules, Fiber Combed Lasers Producenter, Laser Components Leverandører Alle rettigheder forbeholdes.
