หลักการและการทำงานของเลเซอร์คืออะไร?

ยังไงเลเซอร์งาน

ยกเว้นเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ หลักการทำงานพื้นฐานของเลเซอร์ทุกชนิดจะเหมือนกัน เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการสร้างเลเซอร์คือการผกผันของจำนวนอนุภาคและการได้รับมากกว่าการสูญเสีย ดังนั้นส่วนประกอบที่สำคัญในอุปกรณ์จึงรวมถึงแหล่งกำเนิดการกระตุ้น (หรือการปั๊ม) และสื่อการทำงานที่มีระดับพลังงานที่แพร่กระจายได้ การกระตุ้นคือการกระตุ้นสื่อการทำงานให้อยู่ในสถานะตื่นเต้นหลังจากการดูดซับพลังงานภายนอก สร้างเงื่อนไขสำหรับการรับรู้และการบำรุงรักษาการผกผันของประชากรอนุภาค วิธีการกระตุ้น ได้แก่ การกระตุ้นด้วยแสง การกระตุ้นด้วยไฟฟ้า การกระตุ้นทางเคมี และการกระตุ้นด้วยพลังงานนิวเคลียร์

ระดับพลังงานที่แพร่กระจายได้ของตัวกลางการทำงานทำให้การแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้นเด่นกว่า จึงทำให้เกิดการขยายแสง ส่วนประกอบทั่วไปในเลเซอร์คือเรโซเนเตอร์ แต่เรโซเนเตอร์ (ดูออปติคัลเรโซเนเตอร์) ไม่ใช่ส่วนสำคัญ เครื่องสะท้อนเสียงสามารถทำให้โฟตอนในโพรงมีความถี่ เฟส และทิศทางการวิ่งที่สอดคล้องกัน เพื่อให้เลเซอร์มีทิศทางและการเชื่อมโยงกันที่ดี นอกจากนี้ยังสามารถลดความยาวของสารทำงานได้เป็นอย่างดี และยังสามารถปรับโหมดของแสงเลเซอร์ที่สร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนความยาวของช่องเรโซแนนซ์ (นั่นคือการเลือกโหมด) ดังนั้นโดยทั่วไปเลเซอร์จะมีช่องเรโซแนนซ์

เลเซอร์โดยทั่วไปประกอบด้วยสามส่วน:

1. สารทำงาน:แกนกลางของเลเซอร์ เฉพาะสารที่สามารถเปลี่ยนระดับพลังงานได้เท่านั้นที่สามารถใช้เป็นสารทำงานของเลเซอร์ได้

2. ส่งเสริมพลังงาน:หน้าที่ของมันคือการให้พลังงานแก่สารทำงาน และกระตุ้นอะตอมจากระดับพลังงานต่ำไปสู่พลังงานภายนอกในระดับพลังงานสูง มักจะมีพลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานไฟฟ้า พลังงานเคมีและอื่นๆ

3. ช่องเรโซแนนซ์ออปติคัล:หน้าที่แรกคือการทำให้รังสีกระตุ้นของสารทำงานดำเนินต่อไป ประการที่สองคือการเร่งโฟตอนอย่างต่อเนื่อง ประการที่สามคือการจำกัดทิศทางของเลเซอร์เอาท์พุต เรโซเนเตอร์แบบออปติคอลที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยกระจกสองอันขนานกันซึ่งวางอยู่ที่ปลายทั้งสองของเลเซอร์ HeNe เมื่ออะตอมของนีออนบางส่วนเปลี่ยนผ่านระหว่างระดับพลังงานสองระดับที่มีการผกผันของจำนวนอนุภาค และแผ่โฟตอนในแนวขนานกับทิศทางของเลเซอร์ โฟตอนเหล่านี้จะถูกสะท้อนกลับไปกลับมาระหว่างกระจกทั้งสอง จึงทำให้เกิดการแผ่รังสีอย่างต่อเนื่องอย่างรวดเร็ว ผลิตเลเซอร์ที่ทรงพลังพอสมควร

แสงที่บริสุทธิ์และเสถียรทางสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์สามารถนำไปใช้ได้หลายวิธี

รูบี้เลเซอร์:เลเซอร์ดั้งเดิมคือทับทิมที่กระตุ้นด้วยหลอดไฟที่สว่างวาบ และเลเซอร์ที่ผลิตขึ้นนั้นเป็น "เลเซอร์พัลซิ่ง" แทนที่จะเป็นลำแสงคงที่ต่อเนื่อง คุณภาพของความเร็วแสงที่ผลิตโดยเลเซอร์นี้แตกต่างโดยพื้นฐานจากเลเซอร์ที่ผลิตโดยเลเซอร์ไดโอดที่เราใช้ในปัจจุบัน การปล่อยแสงที่รุนแรงซึ่งกินเวลาเพียงไม่กี่นาโนวินาทีนี้ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนไหวได้ง่าย เช่น ภาพบุคคลแบบโฮโลแกรม เลเซอร์พอร์เทรตตัวแรกถือกำเนิดขึ้นในปี 1967 เลเซอร์ทับทิมต้องใช้ทับทิมราคาแพงและผลิตแสงเป็นจังหวะสั้นๆ เท่านั้น

เฮ-เน่ เลเซอร์:ในปี 1960 นักวิทยาศาสตร์ Ali Javan, William R.Brennet Jr. และ Donald Herriot ได้ออกแบบเลเซอร์ He-Ne เป็นเลเซอร์แก๊สชนิดแรก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ประเภทหนึ่งที่ช่างภาพโฮโลแกรมใช้กันทั่วไป ข้อดีสองประการ: 1. สร้างเอาต์พุตเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง 2. ไม่จำเป็นต้องใช้หลอดไฟแฟลชสำหรับการกระตุ้นด้วยแสง และก๊าซจะถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้า

เลเซอร์ไดโอด:เลเซอร์ไดโอดเป็นหนึ่งในเลเซอร์ที่ใช้บ่อยที่สุดในปัจจุบัน ปรากฏการณ์ของการรวมตัวกันใหม่ของอิเล็กตรอนและรูที่ทั้งสองด้านของทางแยก PN ของไดโอดเพื่อเปล่งแสงเรียกว่าการปล่อยแสงที่เกิดขึ้นเอง เมื่อโฟตอนที่เกิดจากการปล่อยออกมาเองผ่านเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อโฟตอนผ่านใกล้คู่อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมา โฟตอนเหล่านั้นสามารถถูกกระตุ้นให้รวมตัวกันใหม่เพื่อสร้างโฟตอนใหม่ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการรวมตัวกันอีกครั้งของพาหะที่ตื่นเต้นเพื่อปล่อยโฟตอนใหม่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่ากระตุ้น การปล่อยมลพิษ.

หากกระแสที่ฉีดเข้าไปมีขนาดใหญ่พอ จะเกิดการกระจายพาหะตรงข้ามกับสภาวะสมดุลทางความร้อน นั่นคือ จำนวนประชากรของอนุภาคจะกลับด้าน เมื่อพาหะจำนวนมากในชั้นแอคทีฟถูกย้อนกลับ โฟตอนจำนวนเล็กน้อยที่เกิดจากการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองจะสร้างรังสีเหนี่ยวนำเนื่องจากการสะท้อนกลับซึ่งกันและกันที่ปลายทั้งสองของเรโซเนเตอร์ ส่งผลให้เกิดการสะท้อนกลับเชิงบวกของเรโซแนนซ์แบบเลือกความถี่ หรือ ได้รับสำหรับความถี่ที่แน่นอน เมื่ออัตราขยายมากกว่าการสูญเสียการดูดกลืน แสงที่สอดคล้องกันซึ่งมีเส้นสเปกตรัมที่ดีสามารถถูกปล่อยออกมาจากจุดเชื่อมต่อ PN—เลเซอร์ การประดิษฐ์เลเซอร์ไดโอดทำให้แอพพลิเคชั่นเลเซอร์ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว และแอพพลิเคชั่นต่างๆ เช่น การสแกนข้อมูล การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง เลเซอร์ระยะไกล เลเซอร์เรดาร์ เลเซอร์ดิสก์ พอยน์เตอร์เลเซอร์

ข้อมูลติดต่อ:

หากคุณมีความคิดใด ๆ โปรดอย่าลังเลที่จะพูดคุยกับเรา ไม่ว่าลูกค้าของเราจะอยู่ที่ไหนและความต้องการของเราคืออะไร เราจะทำตามเป้าหมายของเราเพื่อให้ลูกค้าของเราได้รับสินค้าคุณภาพสูง ราคาต่ำ และบริการที่ดีที่สุด