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LaserÈ una grande invenzione nel 20 ° secolo ed è chiamata il coltello più veloce, il righello più accurato e la luce più luminosa. Laser (amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni), che significa amplificazione della luce delle radiazioni stimolate, contiene il principio diGenerazione laser. Avanti, dai uno sguardo a come viene prodotto il laser.
La teoria delle radiazioni stimolate è la base della generazione laser, che è stata avanzata da Einstein nel 1917. Ci sono due livelli di energia S1 e S2 nel mezzo di guadagno laser, che corrispondono allo stato di energia inferiore e allo stato di energia superiore
Della transizione laser. La differenza energetica E2-E1 tra loro è uguale a hv. Quando il sistema è a livello energetico S1 e irradiato da fotoni con energia hv, ha una buona capacità di assorbire i fotoni e passare al livello di energia S2. Questo processo è chiamato assorbimento stimolato. Quando il sistema si trova al livello di energia S2, c' è una buona possibilità che salti al livello di energia S1 e rilascia il fotone fluorescente hv. Questo processo è chiamato emissione selvaggia. Se il sistema è a livello di energia S2 e irradiato da hv, ha una buona possibilità di rilasciare un fotone con la stessa frequenza, fase 1 e direzione di propagazione del fotone incidente. Questo processo è chiamato radiazione stimolata. Se un tale terreno di guadagno contenente un gran numero di molecole a livello energetico S2 viene posizionato tra due specchi paralleli paralleli, alcuni fotoni a fluorescenza che sono arrotondati agli specchi possono essere amplificati mediante radiazioni stimolate per formare un'oscillazione autoeccitato, emettendo così luce laser. L'elemento ottico all'estremità sinistra della cavità risonante è chiamato accoppiatore di uscita, equivalente a una superficie riflettente con una specifica trasmittanza, ed è l'uscita del laser nella cavità risonante.
In generale, le radiazioni stimolate sono così deboli che è anche difficile da osservare, fermasoldi utilizzare per generare laser. Quando una sostanza è in equilibrio termico, la distribuzione di molecole nei livelli di energia obeys bollzmann distribution. Il numero di particelle N1 nello stato energetico inferiore S1 è molto maggiore del numero di particelle N2 nello stato energetico superiore S2, E l'assorbimento dei fotoni hv è molto più grande di quello delle radiazioni stimolate, quindi è possibile realizzare segnali ottici macroscotical. La chiave della generazione laser si trova nell'inversione del numero di particelle, in modo che N2>N1. Al momento, quando il laser funziona, è necessario prendere il metodo di eccitazione (pompaggio) adeguato per realizzare l'inversione del numero di particelle a un livello energetico specifico.
Prendendo il laser dye come esempio, questa carta presenta come realizzare l'inversione del numero di particelle. Il terreno di guadagno del laser è una soluzione colorante organica. I coloranti comunemente usati includono cumarina in fasce blu e viola, rodamina in fasce rosse e gialle, ecc. la transizione laser di coloranti organici si verifica principalmente nelle fasce energetiche degli stati canottiere S0 e S1. Questi due energia
Le bande sono composte da molti livelli di energia rotazionali e vibrazionali, che possono essere visti come continui a causa dell'estensione delle collisioni in soluzione. Nel processo di generazione laser, le molecole di tintura vengono irradiate dalla luce della pompa per la transizione dal livello di energia inferiore della banda S0 alla banda S1, E poi passa rapidamente al livello di energia inferiore di S1 attraverso non-radiazioni, vale a dire lo stato di energia superiore della transizione laser. Nella transizione laser, la transizione delle molecole al livello di energia specificato nella fascia di energia S0 e i fotoni di rilascio, e poi la transizione rapida al livello di energia inferiore della fascia di energia S0. Perché lo stato di energia superiore S2 della transizione laser ha una lunga durata, mentre la durata di S1 è molto corta e sotto l'azione della luce della pompa, un gran numero di molecole è eccitato dallo stato energetico superiore S2, quindi l'inversione della popolazione può essere realizzata. Allo stesso tempo della generazione laser, le molecole di tintura attraversano tra i sistemi di generazione della banda S1, entra nel sistema di tripletta con una lunga durata nel T1 e lasciano il ciclo di transizione laser, che influenza l'efficienza del laser. Quindi, quando il laser dye funziona, lo èNecessario per riciclare la soluzione colorante.
Molti laser hanno una buona monocromicità, vale a dire che la larghezza di banda spettrale della luce di uscita è stretta. Se lo spettro di uscita del laser è stretto o non è legato ai principali fattori. Prima di tutto, la modalità di guadagno laser medio e pompaggio determina quali fotoni a fascia di lunghezza d'onda possono essere amplificati. Tali supporti di guadagno come laser a gas, laser ad eccimeri e laser Nd:YAG, che hanno livelli di energia ridotti e una distribuzione di energia ridotta, producono naturalmente laser con una larghezza di linea ridotta. In secondo luogo, la monocasticità del laser può essere regolata dalla cavità risonante. Se è necessario produrre laser con una buona monocromaticità, è necessario impostare l'attenuazione di diversi componenti spettrali nella cavità risonante per amplificare componenti spettrali specifici.
