Laser é um dispositivo que pode emitir laser. De acordo com o meio de trabalho, os lasers podem ser divididos em quatro categorias: lasers de gás, lasers sólidos, lasers de semicondutores e lasers de corante. Recentemente, lasers de elétrons livres foram desenvolvidos. Os lasers de alta potência são geralmente pulsados. Saída.
O princípio de funcionamento do laser: Com exceção dos lasers de elétrons livres, os princípios básicos de funcionamento de vários lasers são os mesmos. As condições indispensáveis para a geração do laser são inversão de população e ganho maior que perda, portanto os componentes indispensáveis no dispositivo são fonte de excitação (ou bombeamento) e meio de trabalho com nível de energia metaestável. Excitação significa que o meio de trabalho é excitado para um estado excitado após absorver energia externa, criando condições para realizar e manter a inversão de população. Os métodos de excitação incluem excitação óptica, excitação elétrica, excitação química e excitação por energia nuclear. O nível de energia metaestável do meio de trabalho faz com que a radiação estimulada domine, realizando assim a amplificação óptica. Componentes comuns em lasers incluem a cavidade ressonante, mas a cavidade ressonante (ver cavidade ressonante óptica) não é um componente indispensável. A cavidade ressonante pode fazer com que os fótons na cavidade tenham a mesma frequência, fase e direção de execução, de modo que o laser tenha boa direcionalidade e coerência. Além disso, ele pode encurtar bem o comprimento do material de trabalho e também pode ajustar o modo do laser gerado alterando o comprimento da cavidade ressonante (ou seja, seleção de modo), de modo que geralmente os lasers têm cavidades ressonantes.
O laser é geralmente composto por três partes: 1. Substância de trabalho: No núcleo do laser, apenas a substância que pode atingir a transição do nível de energia pode ser usada como substância de trabalho do laser. 2. Encorajando a energia: sua função é dar energia à matéria em funcionamento e excitar os átomos do nível de baixa energia para o nível de alta energia da energia externa. Normalmente pode haver energia luminosa, energia térmica, energia elétrica, energia química, etc. 3. Cavidade ressonante óptica: A primeira função é fazer com que a radiação estimulada da substância de trabalho continue continuamente; a segunda é acelerar continuamente os fótons; a terceira é limitar a direção da saída do laser. A cavidade ressonante óptica mais simples é composta por dois espelhos paralelos colocados em ambas as extremidades de um laser de hélio-neônio. Quando alguns átomos de néon transitam entre os dois níveis de energia que atingiram a inversão de população e irradiam fótons paralelamente à direção do laser, esses fótons serão refletidos para frente e para trás entre os dois espelhos, causando continuamente a radiação estimulada. Uma luz laser muito forte é produzida muito rapidamente.
A qualidade da luz emitida pelo laser é pura e o espectro é estável, podendo ser utilizado de diversas formas: Laser de rubi: o laser original era que o rubi era excitado por uma lâmpada brilhante e o laser produzido era um "laser de pulso" em vez de um feixe contínuo e estável. A qualidade da velocidade da luz produzida por este laser é fundamentalmente diferente do laser produzido pelo diodo laser que estamos usando agora. Essa emissão de luz intensa que dura apenas alguns nanossegundos é muito adequada para capturar objetos que se movem facilmente, como retratos holográficos de pessoas. O primeiro retrato a laser nasceu em 1967. Os lasers de rubi requerem rubis caros e só podem produzir pulsos curtos de luz.
Laser He-Ne: Em 1960, os cientistas Ali Javan, William R. Brennet Jr. e Donald Herriot projetaram um laser He-Ne. Este é o primeiro laser a gás. Este tipo de laser é comumente usado por fotógrafos holográficos. Duas vantagens: 1. Produzir saída de laser contínua; 2. Não precisa de lâmpada de flash para excitação de luz, mas use gás de excitação elétrica.
Diodo laser: O diodo laser é um dos lasers mais comumente usados. O fenômeno da recombinação espontânea de elétrons e buracos em ambos os lados da junção PN do diodo para emitir luz é chamado de emissão espontânea. Quando o fóton gerado pela radiação espontânea passa pelo semicondutor, uma vez que passa pelas proximidades do par elétron-buraco emitido, pode excitar os dois para se recombinarem e produzirem novos fótons. Este fóton induz os portadores excitados a se recombinarem e emitirem novos fótons. O fenômeno é chamado de emissão estimulada.
Se a corrente injetada for grande o suficiente, a distribuição de portadores oposta ao estado de equilíbrio térmico será formada, ou seja, a inversão de população. Quando os portadores na camada ativa estão em um grande número de inversões, uma pequena quantidade de radiação espontânea produz radiação induzida devido à reflexão recíproca das duas extremidades da cavidade ressonante, resultando em feedback positivo ressonante seletivo de frequência, ou ganhando um determinada frequência. Quando o ganho é maior que a perda de absorção, uma luz coerente com boas linhas espectrais - luz laser pode ser emitida da junção PN. A invenção do diodo laser permite que as aplicações de laser sejam rapidamente popularizadas. Vários tipos de digitalização de informações, comunicações de fibra óptica, alcance de laser, lidar, discos de laser, ponteiros de laser, coleções de supermercados, etc., estão sendo constantemente desenvolvidos e popularizados.
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