Laser ist ein Gerät, das Laser aussenden kann. Je nach Arbeitsmedium lassen sich Laser in vier Kategorien einteilen: Gaslaser, Feststofflaser, Halbleiterlaser und Farbstofflaser. Kürzlich wurden Freie-Elektronen-Laser entwickelt. Hochleistungslaser werden in der Regel gepulst. Ausgang.
Das Funktionsprinzip des Lasers: Mit Ausnahme von Freie-Elektronen-Lasern sind die Grundprinzipien der verschiedenen Laser gleich. Die unabdingbaren Bedingungen für die Lasererzeugung sind Besetzungsinversion und ein größerer Gewinn als ein Verlust. Daher sind die unabdingbaren Komponenten im Gerät eine Anregungs- (oder Pump-)Quelle und ein Arbeitsmedium mit metastabilem Energieniveau. Anregung bedeutet, dass das Arbeitsmedium nach Aufnahme externer Energie in einen angeregten Zustand angeregt wird, wodurch Bedingungen für die Realisierung und Aufrechterhaltung der Besetzungsinversion geschaffen werden. Zu den Anregungsmethoden gehören optische Anregung, elektrische Anregung, chemische Anregung und Kernenergieanregung. Das metastabile Energieniveau des Arbeitsmediums sorgt dafür, dass die stimulierte Strahlung dominiert und dadurch eine optische Verstärkung realisiert wird. Zu den üblichen Komponenten in Lasern gehört der Hohlraumresonator, aber der Hohlraumresonator (siehe optischer Hohlraumresonator) ist keine unverzichtbare Komponente. Der Resonanzhohlraum kann dafür sorgen, dass die Photonen im Hohlraum die gleiche Frequenz, Phase und Laufrichtung haben, sodass der Laser eine gute Richtwirkung und Kohärenz aufweist. Darüber hinaus lässt sich die Länge des Arbeitsmaterials erheblich verkürzen und auch der Modus des erzeugten Lasers durch Ändern der Länge des Resonanzhohlraums (dh Modusauswahl) anpassen, sodass Laser im Allgemeinen über Resonanzhohlräume verfügen.
Der Laser besteht im Allgemeinen aus drei Teilen: 1. Arbeitssubstanz: Im Kern des Lasers kann nur die Substanz als Arbeitssubstanz des Lasers verwendet werden, die einen Energieniveauübergang erreichen kann. 2. Ermutigende Energie: Ihre Funktion besteht darin, der Arbeitsmaterie Energie zu verleihen und Atome von einem niedrigen Energieniveau auf ein hohes Energieniveau externer Energie anzuregen. Normalerweise kann es Lichtenergie, thermische Energie, elektrische Energie, chemische Energie usw. sein. 3. Optischer Resonanzhohlraum: Die erste Funktion besteht darin, die stimulierte Strahlung der Arbeitssubstanz kontinuierlich fortzusetzen; die zweite besteht darin, die Photonen kontinuierlich zu beschleunigen; Die dritte besteht darin, die Richtung des Laserausgangs zu begrenzen. Der einfachste optische Hohlraumresonator besteht aus zwei parallelen Spiegeln, die an beiden Enden eines Helium-Neon-Lasers angebracht sind. Wenn einige Neonatome zwischen den beiden Energieniveaus wechseln, die eine Besetzungsumkehr erreicht haben, und Photonen parallel zur Richtung des Lasers abstrahlen, werden diese Photonen zwischen den beiden Spiegeln hin und her reflektiert und verursachen so kontinuierlich stimulierte Strahlung. Es entsteht sehr schnell sehr starkes Laserlicht.
Die Qualität des vom Laser emittierten Lichts ist rein und das Spektrum stabil, was auf vielfältige Weise genutzt werden kann: Rubinlaser: Der ursprüngliche Laser bestand darin, dass der Rubin durch eine hell blinkende Glühbirne angeregt wurde und der erzeugte Laser ein „Impulslaser“ und kein kontinuierlicher und stabiler Strahl war. Die Qualität der von diesem Laser erzeugten Lichtgeschwindigkeit unterscheidet sich grundlegend von der Qualität des Lasers, der von der Laserdiode erzeugt wird, die wir jetzt verwenden. Diese intensive Lichtemission, die nur wenige Nanosekunden dauert, eignet sich sehr gut für die Aufnahme leicht beweglicher Objekte, beispielsweise holografische Porträts von Menschen. Das erste Laserporträt wurde 1967 geboren. Rubinlaser erfordern teure Rubine und können nur kurze Lichtimpulse erzeugen.
He-Ne-Laser: 1960 entwickelten die Wissenschaftler Ali Javan, William R. Brennet Jr. und Donald Herriot einen He-Ne-Laser. Dies ist der erste Gaslaser. Dieser Lasertyp wird häufig von holografischen Fotografen verwendet. Zwei Vorteile: 1. Erzeugen Sie eine kontinuierliche Laserleistung. 2. Zur Lichtanregung ist keine Blitzlampe erforderlich, sondern elektrisches Anregungsgas.
Laserdiode: Die Laserdiode ist einer der am häufigsten verwendeten Laser. Das Phänomen der spontanen Rekombination von Elektronen und Löchern auf beiden Seiten des PN-Übergangs der Diode zur Emission von Licht wird als spontane Emission bezeichnet. Wenn das durch spontane Strahlung erzeugte Photon den Halbleiter passiert, kann es, sobald es die Nähe des emittierten Elektron-Loch-Paares passiert, die beiden zur Rekombination und zur Erzeugung neuer Photonen anregen. Dieses Photon veranlasst die angeregten Träger zur Rekombination und zur Emission neuer Photonen. Das Phänomen wird stimulierte Emission genannt.
Wenn der eingespeiste Strom groß genug ist, bildet sich die dem thermischen Gleichgewichtszustand entgegengesetzte Ladungsträgerverteilung, also die Besetzungsinversion. Wenn sich die Ladungsträger in der aktiven Schicht in einer großen Anzahl von Inversionen befinden, erzeugt eine kleine Menge spontaner Strahlung aufgrund der hin- und hergehenden Reflexion der beiden Enden des Resonanzhohlraums induzierte Strahlung, was zu einer frequenzselektiven resonanten positiven Rückkopplung oder einer Verstärkung von a führt bestimmte Frequenz. Wenn der Gewinn größer als der Absorptionsverlust ist, kann vom PN-Übergang ein kohärentes Licht mit guten Spektrallinien – Laserlicht – emittiert werden. Die Erfindung der Laserdiode ermöglichte eine rasche Verbreitung von Laseranwendungen. Verschiedene Arten des Informationsscannens, Glasfaserkommunikation, Laserentfernungsmessung, Lidar, Laserdiscs, Laserpointer, Supermarktsammlungen usw. werden ständig weiterentwickelt und populär gemacht.
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