Лазер относится к большому числу фотонов с точно такими же характеристиками, генерируемому переходом метастабильных электронов в атомах с высоких энергетических уровней на низкие энергетические уровни при возбуждении падающих фотонов. Процесс генерации лазера представляет собой процесс усиления света стимулированного излучения, то есть рабочий материал лазера поглощает внешнюю энергию, заставляя все больше и больше частиц на высоком энергетическом уровне рабочего материала переходить на низкий энергетический уровень, и в то же время высвобождаются фотоны, и фотоны проходят через резонанс. Непрерывные колебания и усиление в полости образуют лазер. Поэтому для генерации лазера необходимо выполнение трех условий: рабочий материал лазера, внешний источник возбуждения и оптическая резонансная полость.
В состоянии теплового равновесия частицы, такие как атомы в обычных средах, все удовлетворяют распределению Больцмана, то есть плотность числа частиц на низких уровнях энергии больше, чем на высоких уровнях энергии. Для генерации лазерного света распределение частиц должно быть сначала изменено таким образом, чтобы плотность числа частиц на высоких уровнях энергии была больше, чем на низких уровнях энергии. Это состояние распределения называется «инверсией числа частиц». Инверсия числа частиц может быть достигнута только в специальных средах, и в настоящее время в природе обнаружено всего несколько сотен таких сред. Только эти специальные среды могут служить рабочим веществом лазера, также известным как среда активации. Они являются необходимыми условиями для генерации лазера.
Кроме того, частицы в возбужденном состоянии должны иметь достаточно большую продолжительность жизни. В рабочем веществе лазера среднее время жизни определенной возбужденной частицы особенно велико, до 10^-3 секунд или даже 1 секунды, что называется «метастабильным состоянием». Только в метастабильном состоянии можно добиться инверсии числа частиц, тем самым обеспечивая необходимые условия для генерации лазерного света.
Для достижения инверсии числа частиц между верхним и нижним энергетическими уровнями рабочего материала необходимо обеспечить энергию извне для возбуждения частиц с низкого энергетического уровня на высокий энергетический уровень. Этот процесс называется «накачкой» или «перекачкой». Вещества, которые обеспечивают энергию для выполнения этой функции, являются источниками стимуляции. Спектральные линии, испускаемые источником возбуждения, должны максимально соответствовать спектральным линиям поглощения рабочего материала, чтобы достичь максимального преобразования энергии. Общие методы возбуждения обычно включают оптическое возбуждение, электрическое возбуждение, химическое возбуждение, ядерное возбуждение, тепловое возбуждение и т. д.
Источник возбуждения может заставить рабочий материал достичь инверсии числа частиц, но для получения лазера высокой чистоты стимулированное излучение должно быть намного больше спонтанного излучения материала (фоновый шум лазера), чтобы гарантировать, что плотность числа фотонов в определенном спектре достаточно высока. Для этого требуется оптический резонатор.
Оптическая резонансная полость может не только обеспечить необходимую оптическую обратную связь для колебания лазерных фотонов, но и ограничить частоту и направление лазера, улучшая монохроматичность и направленность лазера. Коаксиальные зеркала установлены на обоих концах резонансной полости. Источник возбуждения возбуждает атомы или молекулы в рабочем материале через процесс накачки для генерации стимулированного излучения. Фотоны, излучаемые вдоль оси резонансной полости, отражаются обратно вдоль оси зеркалами, и далее Генерация возбуждающих фотонов образует процесс усиления колебаний типа лавинного эффекта. Одно из двух зеркал является частичным зеркалом. Осциллированный и усиленный световой луч вдоль направления оси может быть выпущен через частичное зеркало для генерации лазерного луча; в то время как фотоны, которые сталкиваются с другим зеркалом полного отражения, отражаются обратно и продолжают колебаться. и снова увеличивают масштаб.
Ciellulu Laser - Поставщик машин для ухода за лицом