레이저는 레이저를 방출할 수 있는 장치입니다. 작동 매체에 따라 레이저는 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저 및 염료 레이저의 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 최근에는 자유 전자 레이저가 개발되었습니다. 고출력 레이저는 일반적으로 펄스입니다. 산출.
레이저의 작동 원리: 자유 전자 레이저를 제외하고 다양한 레이저의 기본 작동 원리는 동일합니다. 레이저 생성의 필수 조건은 모집단 반전과 손실보다 큰 이득이므로 장치의 필수 구성 요소는 여기(또는 펌핑) 소스와 준안정 에너지 수준을 가진 작동 매체입니다. 여기란 작동 매체가 외부 에너지를 흡수한 후 여기 상태로 여기되어 인구 역전을 실현하고 유지하기 위한 조건을 만드는 것을 의미합니다. 여기 방법에는 광 여기, 전기 여기, 화학적 여기 및 핵 에너지 여기가 포함됩니다. 작동 매체의 준안정 에너지 준위는 자극된 방사선을 지배하게 하여 광 증폭을 실현합니다. 레이저의 일반적인 구성 요소에는 공진 공동이 포함되지만 공진 공동(광학 공진 공동 참조)은 필수 구성 요소가 아닙니다. 공명 캐비티는 캐비티의 광자가 동일한 주파수, 위상 및 진행 방향을 가지도록 하여 레이저의 방향성 및 일관성이 양호합니다. 또한 작업 재료의 길이를 잘 줄일 수 있고, 공진 공동의 길이를 변경(즉, 모드 선택)하여 생성된 레이저의 모드를 조정할 수도 있으므로 일반적으로 레이저에는 공진 공동이 있습니다.
레이저는 일반적으로 세 부분으로 구성됩니다. 1. 작동 물질: 레이저의 핵심에서 에너지 준위 전이를 달성할 수 있는 물질만이 레이저의 작동 물질로 사용될 수 있습니다. 2. 에너지 활성화: 그 기능은 작동 물질에 에너지를 부여하고 외부 에너지의 낮은 에너지 수준에서 높은 에너지 수준으로 원자를 여기시키는 것입니다. 일반적으로 빛 에너지, 열 에너지, 전기 에너지, 화학 에너지 등이 있을 수 있습니다. 3. 광학 공명 공동: 첫 번째 기능은 작동 물질의 유도 방사선을 지속적으로 진행시키는 것입니다. 두 번째는 광자를 지속적으로 가속하는 것입니다. 세 번째는 레이저 출력의 방향을 제한하는 것입니다. 가장 단순한 광학 공명 공동은 헬륨-네온 레이저의 양쪽 끝에 배치된 두 개의 평행 거울로 구성됩니다. 일부 네온 원자가 인구 반전을 달성한 두 에너지 준위 사이를 전이하고 레이저 방향과 평행하게 광자를 방출할 때 이 광자는 두 거울 사이에서 앞뒤로 반사되어 지속적으로 자극 방사선을 발생시킵니다. 매우 강한 레이저 광이 매우 빠르게 생성됩니다.
레이저에서 방출되는 빛의 품질은 순수하고 스펙트럼은 안정적이며 다양한 방법으로 사용할 수 있습니다. 루비 레이저: 원래 레이저는 루비가 밝게 번쩍이는 전구에 의해 여기되는 것이었고, 생성된 레이저는 지속적이고 안정적인 빔이 아니라 "펄스 레이저"였습니다. 이 레이저가 생성하는 광속의 품질은 현재 우리가 사용하고 있는 레이저 다이오드가 생성하는 레이저와 근본적으로 다릅니다. 불과 몇 나노초 동안만 지속되는 이 강렬한 빛 방출은 사람의 홀로그램 초상화와 같이 쉽게 움직이는 물체를 캡처하는 데 매우 적합합니다. 최초의 레이저 초상화는 1967년에 탄생했습니다. 루비 레이저는 값비싼 루비가 필요하며 짧은 펄스의 빛만 생성할 수 있습니다.
He-Ne 레이저: 1960년 과학자 Ali Javan, William R. Brennet Jr. 및 Donald Herriot는 He-Ne 레이저를 설계했습니다. 이것은 최초의 가스 레이저입니다. 이 유형의 레이저는 일반적으로 홀로그램 사진 작가가 사용합니다. 두 가지 장점: 1. 지속적인 레이저 출력 생성; 2. 빛 여기를 위해 플래시 전구가 필요하지 않고 전기 여기 가스를 사용하십시오.
레이저 다이오드: 레이저 다이오드는 가장 일반적으로 사용되는 레이저 중 하나입니다. 다이오드의 PN접합 양쪽에서 전자와 정공이 자발적으로 재결합하여 빛을 내는 현상을 자발방출이라고 한다. 자발 복사에 의해 생성된 광자가 반도체를 통과할 때 방출된 전자-정공 쌍 부근을 통과하면 두 전자-정공 쌍을 여기시켜 재결합하여 새로운 광자를 생성할 수 있습니다. 이 광자는 여기된 캐리어가 재결합하여 새로운 광자를 방출하도록 유도합니다. 현상을 유도 방출이라고합니다.
주입된 전류가 충분히 크면 열평형 상태와 반대되는 캐리어 분포, 즉 모집단 반전이 형성됩니다. 활성층의 캐리어가 많은 수의 반전에있을 때 소량의 자발적 방사선은 공진 공동의 두 끝의 왕복 반사로 인해 유도 방사선을 생성하여 주파수 선택적 공진 포지티브 피드백을 얻거나 특정 빈도. 게인이 흡수 손실보다 크면 PN 접합에서 스펙트럼선이 좋은 간섭성 빛인 레이저 빛을 방출할 수 있습니다. 레이저 다이오드의 발명으로 레이저 응용 분야가 빠르게 대중화될 수 있습니다. 다양한 형태의 정보 스캐닝, 광섬유 통신, 레이저 거리 측정, 라이더, 레이저 디스크, 레이저 포인터, 슈퍼마켓 수집품 등이 지속적으로 개발되고 대중화되고 있습니다.
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