Le laser est un appareil qui peut émettre un laser. Selon le milieu de travail, les lasers peuvent être divisés en quatre catégories : les lasers à gaz, les lasers solides, les lasers à semi-conducteurs et les lasers à colorant. Récemment, des lasers à électrons libres ont été développés. Les lasers à haute puissance sont généralement pulsés. Sortir.
Le principe de fonctionnement du laser : À l'exception des lasers à électrons libres, les principes de fonctionnement de base de divers lasers sont les mêmes. Les conditions indispensables à la génération laser sont l'inversion de population et le gain supérieur à la perte, de sorte que les composants indispensables du dispositif sont la source d'excitation (ou de pompage) et le milieu de travail avec un niveau d'énergie métastable. L'excitation signifie que le milieu de travail est excité à un état excité après avoir absorbé l'énergie externe, créant des conditions pour réaliser et maintenir l'inversion de population. Les procédés d'excitation comprennent l'excitation optique, l'excitation électrique, l'excitation chimique et l'excitation par énergie nucléaire. Le niveau d'énergie métastable du milieu de travail fait dominer le rayonnement stimulé, réalisant ainsi une amplification optique. Les composants courants des lasers incluent la cavité résonnante, mais la cavité résonnante (voir cavité résonnante optique) n'est pas un composant indispensable. La cavité résonnante peut faire en sorte que les photons dans la cavité aient la même fréquence, phase et direction de marche, de sorte que le laser ait une bonne directionnalité et cohérence. De plus, il peut bien raccourcir la longueur du matériau de travail et peut également ajuster le mode du laser généré en modifiant la longueur de la cavité résonnante (c'est-à-dire la sélection du mode), donc généralement les lasers ont des cavités résonnantes.
Le laser est généralement composé de trois parties : 1. Substance de travail : Au cœur du laser, seule la substance qui peut atteindre une transition de niveau d'énergie peut être utilisée comme substance de travail du laser. 2. Encourager l'énergie : sa fonction est de donner de l'énergie à la matière active et d'exciter les atomes du niveau de basse énergie au niveau de haute énergie de l'énergie externe. Habituellement, il peut y avoir de l'énergie lumineuse, de l'énergie thermique, de l'énergie électrique, de l'énergie chimique, etc. 3. Cavité résonnante optique : La première fonction est de faire en sorte que le rayonnement stimulé de la substance de travail continue en continu ; la seconde est d'accélérer en continu les photons ; le troisième est de limiter la direction de la sortie laser. La cavité résonnante optique la plus simple est composée de deux miroirs parallèles placés aux deux extrémités d'un laser hélium-néon. Lorsque certains atomes de néon font la transition entre les deux niveaux d'énergie qui ont atteint l'inversion de population et émettent des photons parallèlement à la direction du laser, ces photons seront réfléchis dans les deux sens entre les deux miroirs, provoquant ainsi en continu un rayonnement stimulé. Une lumière laser très puissante est produite très rapidement.
La qualité de la lumière émise par le laser est pure et le spectre est stable, ce qui peut être utilisé de plusieurs façons : Laser à rubis : Le laser d'origine était que le rubis était excité par une ampoule clignotante brillante, et le laser produit était un "laser à impulsions" plutôt qu'un faisceau continu et stable. La qualité de la vitesse de la lumière produite par ce laser est fondamentalement différente du laser produit par la diode laser que nous utilisons actuellement. Cette émission lumineuse intense qui ne dure que quelques nanosecondes est très adaptée pour capturer des objets facilement mobiles, tels que des portraits holographiques de personnes. Le premier portrait au laser est né en 1967. Les lasers à rubis nécessitent des rubis coûteux et ne peuvent produire que de courtes impulsions de lumière.
Laser He-Ne : En 1960, les scientifiques Ali Javan, William R. Brennet Jr. et Donald Herriot ont conçu un laser He-Ne. C'est le premier laser à gaz. Ce type de laser est couramment utilisé par les photographes holographiques. Deux avantages : 1. Produire une sortie laser continue ; 2. Vous n'avez pas besoin d'ampoule flash pour l'excitation lumineuse, mais utilisez un gaz d'excitation électrique.
Diode laser : La diode laser est l'un des lasers les plus couramment utilisés. Le phénomène de recombinaison spontanée des électrons et des trous de part et d'autre de la jonction PN de la diode pour émettre de la lumière est appelé émission spontanée. Lorsque le photon généré par le rayonnement spontané traverse le semi-conducteur, une fois passé au voisinage de la paire électron-trou émise, il peut exciter les deux pour se recombiner et produire de nouveaux photons. Ce photon induit les porteurs excités à se recombiner et à émettre de nouveaux photons. Le phénomène est appelé émission stimulée.
Si le courant injecté est suffisamment important, la distribution de porteurs opposée à l'état d'équilibre thermique se formera, c'est-à-dire l'inversion de population. Lorsque les porteurs dans la couche active sont dans un grand nombre d'inversions, une petite quantité de rayonnement spontané produit un rayonnement induit en raison de la réflexion alternative des deux extrémités de la cavité résonnante, entraînant une rétroaction positive résonnante sélective en fréquence, ou gagnant un certaine fréquence. Lorsque le gain est supérieur à la perte d'absorption, une lumière cohérente avec de bonnes raies spectrales-lumière laser peut être émise à partir de la jonction PN. L'invention de la diode laser permet de vulgariser rapidement les applications laser. Divers types de numérisation d'informations, de communications par fibre optique, de télémétrie laser, de lidar, de disques laser, de pointeurs laser, de collectes de supermarchés, etc., sont constamment développés et popularisés.
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