1. gestimuleerde emissie
Het kernprincipe van een laserbron vertrouwt opgestimuleerde emissie, een proces dat voor het eerst wordt beschreven door Albert Einstein . wanneer een opgewonden deeltje (atoom, ion of molecuul) in een hoger energieniveau wordt verstoord door een foton met energie die overeenkomtidentiek in frequentie, fase en richtingnaar het inkomende foton . Dit creëert coherente lichtversterking .
2. populatie -inversie
Voor gestimuleerde emissie om te domineren over spontane emissie (die niet-coherent licht produceert), aBevolking inversiemoet worden bereikt . Dit betekent dat het aantal deeltjes in een hoger energieniveau dat in een lager energieniveau overschrijdt . Een externe energiebron (e . g ., optische pompen, elektrische ontlading) "Pompt in de winstmedium om deze niet-equibrium toestand te bereiken .}}}}}}}}}}}}}}}}}}., optische pompen, elektrische ontlading)" energie in de winstmedium om deze niet-equibrium toestand te bereiken {.}}}}}}}}}}}}}..
3. optische resonator (holte)
Een paar spiegels (een volledig reflecterende, een gedeeltelijk reflecterende) vormt de optische resonator, die:
Geeft feedback om licht herhaaldelijk te versterken via het versterkingsmedium via meerdere passen .
Selecteert voor fotonen die langs de as van de holte reizen, waardoor bundelcollimatie (directionaliteit) wordt verbeterd .
Ondersteunt constructieve interferentie, wat leidt tot resonerende versterking bij specifieke golflengten .
4. lasergeneratieproces
Pompen: Energie van de pompbron boeit deeltjes in de versterkingsmedium tot hogere energieniveaus .
Spontane emissie: Sommige deeltjes keren terug naar lagere niveaus, die willekeurige fotonen uitzenden .
Gestimuleerde emissie: Uitgelijnde fotonen (van de resonator) erken meer deeltjes om coherent uit te zenden, het licht versterken .
Resonerende oscillatie: Het versterkte licht stuitert tussen spiegels, groeit in intensiteit totdat het door de gedeeltelijk reflecterende spiegel gaat als een gerichte laserstraal .
Belangrijkste vergelijkingen/principes
Einstein -coëfficiënten: Beschrijven de snelheden van gestimuleerde emissie, spontane emissie en absorptie .
Gaussiaanse straaltheorie: Modelleert de voortplanting van laserstralen, gekenmerkt door lage divergentie .
Krijg medium -eigenschappen: De structuur van het energieniveau van het versterkingsmedium (e . g ., vast, gas, halfgeleider) bepaalt de uitgangsgolflengte en -efficiëntie van de laser .
Samenvattend stimuleerde een laserbronhefboom de emissie, populatie -inversie en optische resonantie om een zeer coherente, directionele en monochromatische lichtstraal te genereren, waardoor het onderscheidt van conventionele lichtbronnen die afhankelijk zijn van spontane emissie .
-- rayther Laser Brain --