مبدأ توليد الليزر
مبدأ توليد الليزر
تمت كتابة الليزر كـ "تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المحفز للإشعاع" ، مما يعني أنه من خلال مبدأ "انبعاث الإثارة" ، يتم إنشاء تضخيم موجات الضوء ، وهو ما يسمى "الليزر". يمكن تقسيم حالة حركة الإلكترونات إلى مستويات طاقة مختلفة. عندما تنتقل الإلكترونات من مستوى الطاقة العالي إلى مستوى الطاقة المنخفض ، فإنها ستطلق موجات كهرومغناطيسية من الطاقة المقابلة (ما يسمى بالإشعاع التلقائي). في الجسم الباعث للضوء العادي ، تطلق الإلكترونات الفوتونات بشكل عشوائي ، ولا تمتلك الفوتونات نفس الخصائص ، مثل الضوء من مصباح التنجستن.
عندما يتم حقن الطاقة المطبقة في نظام مستوى الطاقة عن طريق المجال الكهربائي والفوتون والكيمياء وما إلى ذلك ، ستقفز الإلكترونات من مستوى الطاقة المنخفض إلى مستوى الطاقة العالي. عندما تواجه الفوتونات الناتجة عن الإشعاع العفوي الإلكترونات التي تقفز إلى مستوى الطاقة العالي بسبب الطاقة المطبقة ، سيتم حث الإلكترونات ذات مستوى الطاقة العالي على الانتقال إلى مستوى الطاقة المنخفض وإطلاق الفوتونات (ما يسمى بالإشعاع المثار) ).
تشمل جميع الخصائص البصرية للإشعاع المحفز والإشعاع التلقائي الأصلي: التردد ، الطور ، اتجاه التقدم ، إلخ ، هي نفسها. عندما تواجه هذه الفوتونات المثارة إلكترونات أخرى تم دفعها لأعلى مستوى الطاقة بواسطة الطاقة المطبقة ، فإنها تنتج المزيد من نفس الفوتونات. أخيرًا ، تصبح شدة الضوء أكبر وأكبر (أي يتم تضخيم طاقة الضوء) ، وعلى عكس الضوء العادي ، فإن جميع الفوتونات لها نفس التردد والطور واتجاه التقدم.
لتضخيم الضوء ، عليك أن تخلق بيئة يفوق فيها عدد الإلكترونات عالية الطاقة عدد الإلكترونات منخفضة الطاقة ، بحيث يكون هناك احتمال أن تصطدم الإلكترونات عالية الطاقة بالفوتونات وتطلق إلكترونات جديدة ، بدلاً من إطلاقها بشكل عشوائي. يتطلب توليد الليزر ثلاثة عناصر ، وهي مصدر الضخ ، ومتوسط الكسب ، والتجويف البصري / الرنان.
مصدر الضخ: مصدر الضخ
يتم توفير الطاقة للإلكترونات ذات الترتيب المنخفض للطاقة ويتم تحفيزها في إلكترونات ذات ترتيب طاقة أعلى ، مثل تفريغ الشحنة وكيمياء الفوتون وما إلى ذلك. . أحد المصادر الشائعة للإثارة هو Xenon Flash Lamp ، ولكن يمكن أيضًا استخدام أطوال موجية أخرى من الليزر كمصدر للإثارة.
"وسيط الكسب":
تؤثر الخصائص الفيزيائية للمادة التي يتم فيها إثارة وتنبعث الإلكترونات على خصائص مثل الطول الموجي لضوء الليزر الناتج.
التجويف البصري / الرنان:
إنها مرآتان متوازيتان ، انعكاس واحد كامل ، نصف انعكاس. والغرض من ذلك هو جعل الضوء المثير يمر عبر وسيط الكسب عدة مرات للحصول على تضخيم كافٍ ، عندما يخترق التضخيم شبه المرآة ، ينبعث الليزر من شبه المرآة. لذلك ، تسمى هذه المرآة شبه العاكسة أيضًا مقرنة الإخراج. المسافة بين المرآتين لها أيضًا تأثير انتقائي على خرج الطول الموجي لليزر ، فقط المسافة بين المرآتين يمكن أن تنتج الطول الموجي الرنيني الذي يمكن أن يولد الليزر.
