Разуменне адрозненняў паміж лазерным і звычайным святлом і як генеруецца лазер

Лазерныя тэхналогіі зрабілі рэвалюцыю ў розных галінах прамысловасці, ад вытворчасці да аховы здароўя. Але чым лазерны прамень адрозніваецца ад звычайнага? У гэтым артыкуле разглядаюцца ключавыя адрозненні і фундаментальны працэс генерацыі лазера.

Адрозненні паміж лазерам і звычайным святлом

1. Манахраматычнасць: Лазернае святло мае выдатную манахраматычнасць, гэта значыць, яно складаецца з адной даўжыні хвалі з надзвычай вузкай спектральнай шырынёй лініі. У адрозненне ад гэтага, звычайнае святло ўяўляе сабой сумесь некалькіх даўжынь хваль, што прыводзіць да больш шырокага спектру.

2. Яркасць і шчыльнасць энергіі: Лазерныя прамяні маюць выключна высокую яркасць і шчыльнасць энергіі, што дазваляе ім канцэнтраваць вялікую магутнасць на невялікай плошчы. Звычайнае святло, хоць і бачнае, мае значна меншую яркасць і канцэнтрацыю энергіі. З-за высокай выходнай энергіі лазераў эфектыўныя рашэнні для астуджэння, такія як прамысловыя вадзяныя ахаладжальнікі, неабходныя для падтрымання стабільнай працы і прадухілення перагрэву.

3. Накіраванасць: Лазерныя прамяні могуць распаўсюджвацца вельмі паралельна, захоўваючы малы вугал разыходжання. Гэта робіць лазеры ідэальнымі для дакладных прымяненняў. Звычайнае святло, з іншага боку, выпраменьвае ў некалькіх напрамках, што прыводзіць да значнай дысперсіі.

4. Кагерэнтнасць: Лазернае святло мае высокую кагерэнтнасць, гэта значыць яго хвалі маюць аднастайную частату, фазу і кірунак распаўсюджвання. Гэтая кагерэнтнасць дазваляе выкарыстоўваць іх у такіх сферах, як галаграфія і валаконна-аптычная сувязь. Звычайнае святло не мае такой кагерэнтнасці, яго хвалі дэманструюць выпадковыя фазы і кірункі.

Як генеруецца лазерны выпрамень

Працэс генерацыі лазера заснаваны на прынцыпе вымушанага выпраменьвання. Ён уключае наступныя этапы:

1. Узбуджэнне энергіі: атамы або малекулы ў лазерным асяроддзі (напрыклад, газе, цвёрдым целе або паўправадніку) паглынаюць знешнюю энергію, пераводзячы электроны ў больш высокі энергетычны стан.

2. Інверсія папуляцыі: дасягаецца ўмова, калі больш часціц знаходзіцца ва ўзбуджаным стане, чым у стане з больш нізкай энергіяй, што стварае інверсію папуляцыі — вырашальную ўмову для дзеяння лазера.

3. Вымушанае выпраменьванне: калі ўзбуджаны атам сустракае ўваходны фатон пэўнай даўжыні хвалі, ён вызваляе ідэнтычны фатон, узмацняючы святло.

4. Аптычны рэзананс і ўзмацненне: Выпраменьваныя фатоны адлюстроўваюцца ўнутры аптычнага рэзанатара (пары люстэркаў), пастаянна ўзмацняючыся па меры стымуляцыі новых фатонаў.

5. Выхад лазернага прамяня: як толькі энергія дасягае крытычнага парога, праз часткова адбівальнае люстэрка выпраменьваецца кагерэнтны, высоканакіраваны лазерны прамень, гатовы да выкарыстання. Паколькі лазеры працуюць пры высокіх тэмпературах, інтэграцыя прамысловага ахаладжальніка дапамагае рэгуляваць тэмпературу, забяспечваючы стабільную працу лазера і падаўжаючы тэрмін службы абсталявання.

У заключэнне, лазернае святло адрозніваецца ад звычайнага святла сваімі ўнікальнымі ўласцівасцямі: монахраматычнасцю, высокай шчыльнасцю энергіі, выдатнай накіраванасцю і кагерэнтнасцю. Дакладны механізм генерацыі лазера дазваляе яго шырока выкарыстоўваць у такіх перадавых галінах, як прамысловая апрацоўка, медыцынская хірургія і аптычная сувязь. Для аптымізацыі эфектыўнасці і даўгавечнасці лазернай сістэмы ўкараненне надзейнага вадзянога ахаладжальніка з'яўляецца ключавым фактарам у кіраванні тэрмічнай стабільнасцю.