Prinsippet til lasere er basert på stimulert emisjon, et konsept først foreslått av Einstein på begynnelsen av 1900-tallet. Hovedprosessen er som følger:
- Elektronovergang: Atomer eller molekyler i arbeidsmediet får energi under påvirkning av en pumpekilde (som elektrisk energi, lysenergi, etc.), går over fra et lavt energinivå til et høyt energinivå og går inn i en eksitert tilstand. Fordi det høye energinivået er ustabilt, går atomene eller molekylene spontant tilbake til det lave energinivået, og frigjør fotoner i prosessen.
- Resonant hulromsrefleksjon: Disse fotonene reflekteres frem og tilbake i resonanshulen, og interagerer med andre eksiterte atomer eller molekyler i arbeidsmediet, og utløser mer stimulert emisjon. Dette fører til at antallet fotoner øker brått, noe som resulterer i høy intensitet, svært monokromatisk og ekstremt retningsbestemt laserlys.
Laser består hovedsakelig av tre deler: arbeidsmediet, pumpekilden og resonanshulen.
- Arbeidsmedium: Dette er grunnlaget for lasergenerering. Den er sammensatt av et aktivt medium som muliggjør populasjonsinversjon, for eksempel rubin, neodymglass eller karbondioksidgass.
- Pumpekilde: Gir energi til arbeidsmediet, induserer stimulert utslipp. Vanlige metoder inkluderer elektrisk eksitasjon og optisk eksitasjon.
- Resonant hulrom: Sammensatt av totale interne refleksjonsspeil og delvis interne refleksjonsspeil, gir det tilbakemelding og et oscillerende miljø for fotoner, slik at de kan reise frem og tilbake flere ganger i hulrommet, noe som forsterker den stimulerte emisjonseffekten og til slutt danner laserutgang.
Hovedforskjellen mellom enkeltmodus- og multimoduslasere ligger i antall moduser i utgangsstrålen.
- Enkeltmoduslaser: Støtter kun én modus for lysutbredelse. Den har høy strålekvalitet, god retning og koherens, et standard sirkulært strålepunkt og en liten divergensvinkel. Den er egnet for høypresisjonsapplikasjoner som laserinterferometre og fiberoptisk kommunikasjon.
- Multi-modus laser: Støtter flere moduser for lysforplantning. Den har en stor utgangsstråledivergensvinkel, kompleks stråleform og intensitetsfordeling, og en kortere koherenslengde, men høy utgangseffekt. Den er egnet for mindre krevende bruksområder som materialbehandling og laserbelysning.
Lasere kalles gaussiske stråler fordi deres intensitetsfordeling over tverrsnittet deres omtrentlig samsvarer med en gaussisk funksjon, noe som betyr at intensiteten er høy i midten og gradvis avtar mot kantene, og viser en klokkeformet kurve.
Denne fordelingskarakteristikken stammer fra laserens selvreproduserbarhet under dannelsen i resonanshulen; selv etter diffraksjon og forplantning opprettholder intensitetsfordelingen en gaussisk form. Gaussiske stråler har utmerket fokusytelse og monokromaticitet, som effektivt reduserer moduskonkurranse og forbedrer strålekvaliteten, noe som gjør dem mye brukt i optisk systemdesign, laserbehandling og andre felt.
Laserklassifisering Lasere kan klassifiseres på mange måter, hvorav en er etter arbeidsmediet:
- Solid-State lasere: Disse bruker solide materialer som arbeidsmedium, for eksempel neodym-dopet aluminium granat (Nd:YAG) lasere. Disse laserne har vanligvis høy effekt og god stabilitet, og er mye brukt i industriell prosessering, medisin og vitenskapelig forskning.
- Gasslasere: Disse bruker gasser som arbeidsmedium, slik som helium-neonlasere (He-Ne) og karbondioksidlasere (CO2). Gasslasere har brede bruksområder i de synlige og infrarøde spektralområdene.
- Flytende lasere: Også kjent som fargelasere, disse bruker organiske fargeløsninger som arbeidsmedium. Deres bølgelengdeavstemming gir dem unike fordeler innen vitenskapelig forskning og biomedisin.
- Halvlederlasere: Disse bruker halvledermaterialer som arbeidsmedium, for eksempel laserdioder. Disse laserne tilbyr fordeler i miniatyrisering og integrasjon, og er mye brukt i optisk kommunikasjon, laserutskrift og andre felt.
- Frielektronlasere: Disse bruker høyhastighets frie elektronstråler som arbeidsmedium. De tilbyr et bredt spekter av utgangseffekt og bølgelengder, noe som gjør dem egnet for høyenergifysikk og røntgenspektroskopi.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - China Fiber Optic Modules, Fiber Coupled Lasers Produsenter, Laserkomponenter leverandører alle rettigheter reservert.
