Лазерная конструкция - Laser construction

Принципиальная схема типичного лазера, показывающая три основные части

А лазер построен из трех основных частей:

Источник энергии (обычно называемый насос или же источник насоса),
А получить средний или же лазерная среда, и
Два или более зеркала, образующие оптический резонатор.

Источник насоса

В источник насоса часть, которая обеспечивает энергией лазер система. Примеры источников накачки включают электрические разряды, импульсные лампы, дуговые лампы, свет другого лазера, химические реакции и даже взрывные устройства. Тип используемого источника насоса в основном зависит от получить средний, и это также определяет, как энергия передается в среду. А гелий-неоновый (HeNe) лазер использует электрический разряд в газовой смеси гелий-неон, Nd: YAG-лазер использует либо свет, сфокусированный из ксеноновая лампа-вспышка или же диодные лазеры, а эксимерные лазеры используют химическую реакцию.

Усиление среднее / Лазерное среднее

В получить средний является основным определяющим фактором рабочей длины волны и других свойств лазера. Получите медиа в разных материалах имеют линейные спектры или широкие спектры. Получите медиа с широким спектром позволяют перестраивать частоту лазера. Существуют сотни, если не тысячи различных усиливающих сред, в которых реализована работа лазера (см. список типов лазеров список самых важных). Усиливающая среда возбуждается источником накачки для создания инверсия населения, и именно в усиливающей среде спонтанные и стимулированное излучение фотонов имеет место, что приводит к явлению оптического усиления или усиления.

Примеры различных средств усиления включают:

Жидкости, например лазеры на красителях. Обычно это органический химический растворители, Такие как метанол, этиловый спирт или же этиленгликоль, к которым добавлены химические красители, такие как кумарин, родамин, и флуоресцеин. Точная химическая конфигурация молекул красителя определяет рабочую длину волны краситель лазер.
Газы, такие как углекислый газ, аргон, криптон и смеси, такие как гелий –неон. Эти лазеры часто накачиваются электрическим разрядом.
Твердые тела, такие как кристаллы и очки. Твердый хозяин материалы обычно легированы примесью, такой как хром, неодим, эрбий или же титан ионы. Типичные хосты включают YAG (иттрий алюминий гранат ), YLF (иттрий литий фторид ), сапфир (оксид алюминия) и различные стекла. Примеры твердотельных лазерных сред включают Nd: YAG, Ti: сапфир, Cr: сапфир (обычно известный как Рубин ), Cr: LiSAF (литий, легированный хромом) стронций фторид алюминия), Er: YLF, Nd: стекло и Er: стекло. Твердотельные лазеры обычно накачиваются лампами-вспышками или светом другого лазера.
Полупроводники, тип твердого кристалла с однородным распределением примеси или материала с различными уровнями примеси, в котором движение электроны может вызвать действие лазера. Полупроводниковые лазеры обычно очень малы, и их можно накачивать простым электрическим током, что позволяет использовать их в потребительских устройствах, таких как компакт-диск игроков. Видеть лазерный диод.

Оптический резонатор

В Гауссов пучок фотобумага ожог сравнение двуокиси углерода лазер атмосферного давления с поперечным возбуждением, полученные в процессе оптимизации регулировкой юстировочных зеркал.

В оптический резонатор, или же оптический резонатор, в простейшем виде представляет собой два параллельных зеркала, расположенных вокруг усиливающей среды, которые обеспечивают Обратная связь света. Зеркала даны оптические покрытия которые определяют их отражающие свойства. Как правило, один будет высокий отражатель, а другой будет частичный отражатель. Последний называется выходной соединитель, потому что это позволяет некоторой части света покидать резонатор, создавая выходной луч лазера.

Свет из среды, произведенный спонтанное излучение, отражается зеркалами обратно в среду, где он может быть усилен стимулированное излучение. Свет может отражаться от зеркал и, таким образом, проходить через усиливающую среду много сотен раз, прежде чем выйти из резонатора. В более сложных лазерах используются конфигурации с четырьмя или более зеркалами, образующими резонатор. Конструкция и выравнивание зеркал по отношению к среде имеют решающее значение для определения точной рабочей длины волны и других характеристик лазерной системы.

Другие оптические устройства, такие как вращающиеся зеркала, модуляторы, фильтры и поглотители, могут быть размещены внутри оптического резонатора для создания различных эффектов на выходе лазера, таких как изменение рабочей длины волны или создание импульсов лазерного света.

Некоторые лазеры не используют оптический резонатор, а вместо этого полагаются на очень высокое оптическое усиление для получения значительного усиленное спонтанное излучение (ASE) без необходимости обратной связи света обратно в усиливающую среду. Такие лазеры называют суперлюминесцентный, и излучать свет с низким согласованность но высокий пропускная способность. Поскольку они не используют оптическую обратную связь, эти устройства часто не относятся к категории лазеров.

Смотрите также

внешняя ссылка

Sam's Laser FAQ Практическое руководство по лазерам для экспериментаторов и любителей