U principiu di travagliu di basa di un laser (amplificazione ligera da emissione stimulata di radiazione) hè basatu nantu à u fenomenu di l'emissione stimulatu di luce stimulata. Attraversu una seria di cuncipetti precissioni è strutture precise, lampaggiu generate fagioli cù alta cuhezza, monocomatatità, è luminosità. Kasers sò soli utilizati in tecnologia moderna, cumprese in campi cume cumunicazione, a medicità, a manu di a manu di, miseria scientificu. A so alta efficienza è e caratteristiche di u cuntrollu precisu li facenu u cumpunente core di parechje tecnulugia. Eccu un spiegazione dettagliata di i principii di travagliu di i fogli è i meccanismi di sfarenti tippi di lasers.
1. Emissione stimulata
Emissione stimulatahè u principiu fundamentale chì dà generazione di laser, prima pruposta da Einstein in 1917. Stu fenomenu descrive quantu fotoni coerenti sò effettivi è menu in elevule. Per capisce megliu l'emissioni stimulata, cuminciamu cù l'emissione spontanea:
Emissione spontaneo: In omi, molécule, o altri elettroscichi, l'elettriche ponu assorbe energia esterna (un'ersione elettrica o ottica) è transizione à un livellu energeticu di l'enericlopedia, cunnisciutu cum'è u statu eccitatu. Eppuru, elettroni eccitati sò inestabili è sò inestabili è riturnanu à un livellu di energia minore, cunnisciutu cum'è u statu in terra, dopu à pocu tempu. Durante stu prucessu, u elettronta libera un fotone, chì hè l'emissione spontaneu. Testi fotoni sò randanti in quantu di a frequenza, fase, è in mancanza, è insendu mancate corenza.
Emissione stimulata: A chjave per stimulà l'emissione hè chì quandu un elettu elettronicu eccitatu un fotone cun un'innivezza a so energia di transizione, u fotone pò esse liberatu un novu photo. U novu fonon hè identica è identica à l'u originale in termini di frequenza, fase, è direzione di a DIE PROPATAZIONE, Risultatu in luce cohereent. Stu fenominu significamente amplifica u numeru è l'energia di fotoni è hè u mecello di i fogli.
Effettu di feedback pusitivu di emissione stimulata: In u designu di lasers, u prucessu di emissione stimulatu hè ripigliata parechje volte, è questu effettu feedback pò pò esce esponentemente espressiva u numeru di fotoni. Cù l'aiutu di una cavità riportante, a pruprietà hè mantenuta, è l'intensità di a luce di u luminom hè inumatu continuu.
2. Guadagna mediu
Uguadagnà mediuhè u materiale core in u laser chì determina l'amplificazione di fotoni è di a pruduzzione laser. Hè a basa fisica per emissione stimulata, è e so proprietà si determinanu a frequenza, d'acqua lenosa, è u pudere di u laser. U tippu è e caratteristiche di u guadagnu afectanu direttamente l'applicazione è u rendimentu di u laser.
Meccanisimu di eccitazione: Elabroni in u guadagnu deve esse entusiasti per esse entusiasti entusiastier da una fonte d'energia esterna. Stu prucessu hè generalmente ottenutu da sistemi di supply energetiche esterni. I miccanismi di eccitazione cumuni includenu:
Pumping elettrica: Eccitanti l'elettroni in u guadagnu di guadagnà applicendu un currente elettricu.
Pompa ottica: Eccitanti u mediu cun una fonte ligera (cum'è una lampada flash o un altru laser).
Sistema di Livelli Energetichi: Elecisioni in u MADINE DI GIUDICI Sò tipicamente distribuite in levels energetichi specifici. I più cumuni sòSistemi di dui livellièSistemi di quattru livelli. In un sistema simplice di dui livelli, a transione elettroni da u statu di terra à u statu eccitatu è dopu vultà in u Statu in terra attraversu l'emissione stimulata. In un sistema di quattru livellu, l'elettroni sottumessi transitions più cumplessi trà livelli d'energia diverse, spessu risultanu in l'efficienza più alta.
Tipi di Gattine Media:
Gasu guadagnà mediu: Per esempiu, helio-neon (He-Ne) Lasers. I media guadagnati gas sò cunnisciuti per a so pruduzzione stalla è l'alavia fissa, è sò assai usati cum'è fonti ligeri standard.
U mediu di a Guadagnà Liquidu: Per esempiu, i lasers di Theme. Molécule di Theed anu una bona proprietà eccitazione in diverse embie di lunghezze, chì facendu ideali per i laser tunable.
Media solidu di guadagnà: Per esempiu, nd (NeodyMium-dopcatu Yttrium Aluminium Garnet) Lasers. Sti lampaggi sò altriti è i putenti, è sò stati aduprati ghjusti inaccati industriali, saldamenti è medicole.
Semiconductor guadagna mediu: Per esempiu, u arsenide Gallum (Gaas) materiali sò largamente usati in dispusitivi di cumunicazione è optoelectronic cum'è i palori di laser.
3. Cavità di risone
Ucavità di risonatorehè un cumpunente strutturale in u laser usatu per feedback è amplificazione. A so funzione di u core hè di valuripa u numeru di fotoni pruduciate per meziò s'impsioni riflette è amplificendu elli in a cavità, dunque generendu un sedia forte è focalizata.
Struttura di a cavità di risonatore: Generalmente si compone di dui specchi parallelli. Un hè un specchiu cumplettamente riflettente, cunnisciutu cum'èspecchiu posteriore, è l'altru hè un spechju parzialmente riflettente, cunnisciutu cum'è uspecchiu di output. I fotoni sò riflettendu avanti è avanti in a cavità è sò amplificati per via di l'interazione cù u guadagnu di guadagnà.
Cundizione di risonazione: U disignu di a cavità di risonatore deve micca scontre certi cundizioni, cum'è assicuratevendu chì i fotoni formanu ondi standing in a cavità. Questu richiede a lunghezza di cavità per esse multipla di u laser lunghezza d'onda. Solu l'onda di luce chì si scontranu queste cundizioni pò esse effettivamente amplificate dentru a cavità.
FABLE BEAM: U specchiu parzialmente riflessivu permette una parte di u fasciu di luce amplificata per passà, furmendu u fasciu di u ricuperamentu di u laser. Questa fasa hà alta direzzione, coherenza, è monochromaticità.
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