Како се формира лазер

Izgled lasera je označio prvi put da su ljudi postigli kontrolu nad fotonima. Laseri su specijalni izvori svetla koji pojačavaju svetlo kroz stvaranje emisije, a njihov proces formiranja uključuje više fizičkih mehanizama kao što su kvantna mehanika, optička rezonancija i energetsko uzbuđivanje. Sledeće su glavni činiooci koji doprinosе formiranju lasera:
I. Stimulation emisije i inverzija broja čestica
Generisanje lezera je počelo sa kvantnim prelazima između energetskih nivoa atoma. Kada elektron absorbira energiju i pređe u stanje više energije, sistem se nalazi u nestabilnom stanju. U ovom trenutku, elektron otpušta energiju na dva načina:
Samopronto emitovanje: Elektroni slučajno skoče nazad u stanje niže energije i emituju fotonima sa različitim pravcima i fazama.
Inducirano emitovanje: Kada se energija spoljnog fotona podudara sa razlikom energetske ravni, on će inducirati elektrone u uzbuđenom stanju da istovremeno otpuste tačno isti foton, što čini osnovu za optičko pojačanje.
Optičko pojačanje: Čestice na visokim nivoima energije pređu stvaranje pobuđene emisije koju izazivaju dolazne fotoni, štedeći fotone iste faze i frekvencije. Ti fotoni se ponavljaju u rezonantnoj štoperi, uzrokujući lanac reakcija i formirajući visoko-intenzitetni koherentni svetlost.
Inverzija broja čestica: Sistem pumpe ruši termodinamički ravnotežni stanje, omogućavajući radno tijelo da formira metastabilne energetske nivoje.
II. Optička rezonantna štopera
Rezonantna povratna vezina: Optička rezonantna štopera sastavljena od dva ogledala dozvoljava fotonima u određenom pravcu da se više puta kretaju napred i nazad. Kada je postigna prikupljanje veće od gubitaka, pozitivna povratna veza će biti formirana, a na kraju će biti izbačen koherentni zrak.
Izbor režima: Putem kratkog dizajna šupljine ili građanske povratne veze, kontrolira se raspodela dužinskih i transverzalnih režima kako bi se postigao izlaz sa jednim frekvencijom i jednim režimom.
Koncentracija energije: Skraćivanjem efektivne dužine radnog tvari poboljšava se efikasnost izlaza laser-a.
III. Bose statistika
Identični fotoni: Fotoni koji nastaju uz pomoć pobuđene radijacije imaju tačno istu frekvenciju, fazu i stanje polarizacije.
Superpozicija talasne funkcije: Veliki broj identičnih fotona formira makroskopska kvantna stanja, dodeleći svetlu savršenu koherenciju.
Karakteristike lasera:
Smernost: Ugao divergencije običnog izvora svetla je relativno veliki, dok je ugao divergencije lasernog izvora svetla relativno malen i njegova smernost fiksna.
Jednobojnost: Širina spektralne linije laser-a je uska više nego kod običnog izvora svetla, stoga ima bolju jednobojnost.
Visoka jasnoća: Laser emituje vrlo paralelne snove i može da emituje sa većom koncentracijom.
Formiranje lasera je savršena kombinacija kvantne mehanike i optičke inženjerije. Njegovo ježivo leži u postizanju upravljive uvećanja svetlosti putem inverzije broja čestica i stimulisanog zračenja. Razvoj lasera podstiče inovacije u industrijama poput proizvodnje, zdravstva i informacionih tehnologija.