1. Emisie stimulată
Principiul principal al unei surse laser se bazează peemisie stimulată, un proces descris pentru prima dată de Albert Einstein . când o particulă excitată (atom, ion sau moleculă) într -un nivel de energie mai mare este perturbat de un foton cu energie care se potrivește decalajului dintre nivelurile de energie, acesta eliberează un al doilea foton care esteidentic în frecvență, fază și direcțiela fotonul de intrare . aceasta creează amplificarea coerentă a luminii .
2. Inversarea populației
Pentru ca emisia stimulată să domine peste emisiile spontane (care produce lumină non-coerentă), ainversarea populațieimust be achieved. This means the number of particles in a higher energy level exceeds those in a lower energy level. An external energy source (e.g., optical pumping, electrical discharge) "pumps" energy into the gain medium to achieve this non-equilibrium state.
3. rezonator optic (cavitate)
O pereche de oglinzi (una complet reflectantă, una parțial reflectantă) formează rezonatorul optic, care:
Oferă feedback pentru a amplifica în mod repetat lumina prin mediul de câștig prin mai multe treceri .
Selectează pentru fotoni care călătoresc de -a lungul axei cavității, îmbunătățind colimarea fasciculului (direcționalitatea) .
Acceptă interferențe constructive, ceea ce duce la amplificarea rezonantă la lungimi de undă specifice .
4. Procesul de generare laser
Pompare: Energia de la sursa pompei emoționează particulele din nivelul de câștig de câștig la niveluri de energie mai mari .
Emisie spontană: Unele particule revin la niveluri inferioare, emitând fotoni aleatori .
Emisie stimulată: Fotonii aliniați (din rezonator) induc mai multe particule pentru a emite în mod coerent, amplificând lumina .
Oscilație rezonantă: Lumina amplificată respinge între oglinzi, crescând în intensitate până când iese prin oglinda parțial reflectantă ca fascicul laser focalizat .
Ecuații/principii cheie
Coeficienții Einstein: Descrieți ratele de emisie stimulată, emisie spontană și absorbție .
Teoria fasciculului gaussian: Modelează propagarea grinzilor laser, caracterizată prin divergență scăzută .
Câștigă proprietăți medii: Structura nivelului de energie a mediului de câștig (e . g ., solid, gaz, semiconductor) determină lungimea de undă și eficiența de ieșire a laserului .
În rezumat, o sursă laser folosește emisia, inversarea populației și rezonanța optică pentru a genera un fascicul de lumină extrem de coerent, direcțional și monocromatic, distingând -o de surse de lumină convenționale care se bazează pe emisii spontane .
-- Rayther Laser Brain --