تشکیل لیزر

سناریوی کلی
بانک اصطلاحات
ظهور لیزر نشانه‌ای بود از اولین باری که انسان‌ها توانسته بودند فوتون‌ها را کنترل کنند. لیزرها منابع نوری خاصی هستند که نور را از طریق پراکنش استحکامی تقویت می‌کنند و فرآیند تشکیل آنها شامل چندین مکانیسم فیزیکی مانند مکانیک کوانتومی، بازتاب نوری و انرژی برانگیخته است. عوامل اصلی که به تشکیل لیزرها کمک می‌کنند عبارتند از:
یک. پراکنش استحکامی و معکوس شدن تعداد ذرات
تولید لیزرها از انتقال‌های کوانتومی بین سطوح انرژی اتمی شروع شد. وقتی الکترون انرژی می‌گیرد و به حالت انرژی بالاتری می‌رسد، سیستم در حالت ناپایداری قرار دارد. در این زمان، الکترون انرژی را به دو روش آزاد می‌کند:
افراز خودسرانه: الکترون‌ها به طور تصادفی به حالت انرژی پایین‌تری باز می‌گردند و فوتون‌هایی با جهت‌ها و فازهای مختلف عرضه می‌کنند.
افراز تحریکی: هنگامی که انرژی فوتون خارجی با تفاوت سطوح انرژی مطابقت داشته باشد، این فوتون الکترون‌هایی که در حالت تحریکی هستند را تحریک می‌کند تا دقیقاً فوتون مشابهی را آزاد کنند که اساس تقویت نوری را تشکیل می‌دهد.
افزایش نوری: ذرات در سطح انرژی بالا اmissão محرکه را تجربه می‌کنند که توسط فوتون‌های ورودی برانگیخته می‌شود، فوتون‌هایی با همان فاز و فرکانس تولید می‌کند. این فوتون‌ها به طور مکرر در حفره رزونانس نوسان می‌کنند، واکنش زنجیره‌ای را شروع می‌کنند و در نهایت نور هماهنگ با شدت بالا را تشکیل می‌دهند.
معکوس‌سازی تعداد ذرات: سیستم پمپاژ تعادل گرمایی را شکست می‌دهد و اجازه می‌دهد تا مواد کاری سطوح انرژی متاستابل را تشکیل دهد.
II. حفره رزونانس نوری
بازخورد حفره رزونانس: حفره رزونانس نوری که از دو آینه تشکیل شده است، اجازه می‌دهد فوتون‌هایی در جهت خاصی چندین بار به طور مکرر حرکت کنند. وقتی کسب بیشتر از ضیاع باشد، حلقه بازخورد مثبتی شکل خواهد گرفت و در نهایت یک پرتو هماهنگ خروجی خواهد داشت.
انتخاب مد: با استفاده از طراحی حفره کوتاه یا بازخورد شبکه‌ای، توزیع مد‌های طولی و عرضی کنترل می‌شود تا خروجی تک فرکانسی و تک مدی به دست آید.
تمرکز انرژی: کوتاه کردن طول موثر ماده فعال و افزایش کارایی خروجی لیزر.
سوم. آمار بوز
فوتون‌های یکسان: فوتون‌های تولید شده توسط تابش استیمیوله دقیقاً همان فرکانس، فاز و حالت قطبش را دارند.
تداخل تابع موج: تعداد زیادی از فوتون‌های یکسان حالت‌های کوانتومی ابراندازه ایجاد می‌کنند، که نور را با همدوسی کامل بهبود می‌بخشد.
ویژگی‌های لیزر:
جهت‌گیری: زاویه واگرایی منبع نور معمولی نسبتاً بزرگ است، در حالی که زاویه واگرایی منبع نور لیزر نسبتاً کوچک است و جهتش ثابت است.
تک‌رنگی: عرض خط طیفی لیزر از منبع نور معمولی ضیller است، بنابراین تک‌رنگی بهتری دارد.
درخشندگی بالا: لیزر پرتوهای بسیار موازی تولید می‌کند و می‌تواند با تمرکز بیشتری صادر شود.
تشکیل لیزرها ترکیب کامل مکانیک کوانتومی و مهندسی نور است. هسته آن در دستیابی به تقویت قابل کنترل نور از طریق معکوس شدن تعداد ذرات و تشعشع استیمیوله شده قرار دارد. توسعه لیزرها نوآوری‌ها را در صنایعی مانند تولید، مراقبت‌های بهداشتی و فناوری اطلاعات تشویق می‌کند.