El láser es un dispositivo que puede emitir láser. Según el medio de trabajo, los láseres se pueden dividir en cuatro categorías: láseres de gas, láseres sólidos, láseres semiconductores y láseres de colorante. Recientemente, se han desarrollado láseres de electrones libres. Los láseres de alta potencia suelen ser pulsados. Producción.
El principio de funcionamiento del láser: A excepción de los láseres de electrones libres, los principios básicos de funcionamiento de varios láseres son los mismos. Las condiciones indispensables para la generación de láser son la inversión de población y la ganancia mayor que la pérdida, por lo que los componentes indispensables en el dispositivo son la fuente de excitación (o bombeo) y el medio de trabajo con un nivel de energía metaestable. Excitación significa que el medio de trabajo se excita a un estado excitado después de absorber energía externa, creando condiciones para realizar y mantener la inversión de población. Los métodos de excitación incluyen excitación óptica, excitación eléctrica, excitación química y excitación por energía nuclear. El nivel de energía metaestable del medio de trabajo hace que la radiación estimulada domine, logrando así la amplificación óptica. Los componentes comunes en los láseres incluyen la cavidad resonante, pero la cavidad resonante (ver cavidad resonante óptica) no es un componente indispensable. La cavidad resonante puede hacer que los fotones en la cavidad tengan la misma frecuencia, fase y dirección de funcionamiento, de modo que el láser tenga buena direccionalidad y coherencia. Además, puede acortar bien la longitud del material de trabajo y también puede ajustar el modo del láser generado cambiando la longitud de la cavidad resonante (es decir, selección de modo), por lo que generalmente los láseres tienen cavidades resonantes.
El láser se compone generalmente de tres partes: 1. Sustancia de trabajo: en el núcleo del láser, solo la sustancia que puede lograr la transición del nivel de energía puede usarse como sustancia de trabajo del láser. 2. Energía estimulante: su función es dar energía a la materia de trabajo y excitar los átomos desde un nivel de baja energía hasta un nivel de energía externa de alta energía. Por lo general, puede haber energía luminosa, energía térmica, energía eléctrica, energía química, etc. 3. Cavidad resonante óptica: la primera función es hacer que la radiación estimulada de la sustancia de trabajo continúe continuamente; el segundo es acelerar continuamente los fotones; el tercero es limitar la dirección de la salida del láser. La cavidad resonante óptica más simple se compone de dos espejos paralelos colocados en ambos extremos de un láser de helio-neón. Cuando algunos átomos de neón hacen la transición entre los dos niveles de energía que han logrado la inversión de población e irradian fotones paralelos a la dirección del láser, estos fotones se reflejarán de un lado a otro entre los dos espejos, provocando así una radiación estimulada de forma continua. La luz láser muy fuerte se produce muy rápidamente.
La calidad de la luz emitida por el láser es pura y el espectro es estable, lo que puede utilizarse de muchas maneras: Láser de rubí: el láser original era que el rubí estaba excitado por una bombilla brillante y parpadeante, y el láser producido era un "láser de pulso" en lugar de un haz continuo y estable. La calidad de la velocidad de la luz producida por este láser es fundamentalmente diferente del láser producido por el diodo láser que estamos usando ahora. Esta intensa emisión de luz que dura solo unos pocos nanosegundos es muy adecuada para capturar objetos que se mueven fácilmente, como retratos holográficos de personas. El primer retrato con láser nació en 1967. Los láseres de rubí requieren rubíes costosos y solo pueden producir pulsos de luz cortos.
Láser He-Ne: En 1960, los científicos Ali Javan, William R. Brennet Jr. y Donald Herriot diseñaron un láser He-Ne. Este es el primer láser de gas. Los fotógrafos holográficos suelen utilizar este tipo de láser. Dos ventajas: 1. Produce una salida láser continua; 2. No necesita una bombilla de flash para la excitación de la luz, pero use gas de excitación eléctrica.
Diodo láser: El diodo láser es uno de los láseres más utilizados. El fenómeno de recombinación espontánea de electrones y huecos a ambos lados de la unión PN del diodo para emitir luz se denomina emisión espontánea. Cuando el fotón generado por la radiación espontánea pasa a través del semiconductor, una vez que pasa cerca del par electrón-hueco emitido, puede excitar a los dos para que se recombinen y produzcan nuevos fotones. Este fotón induce a los portadores excitados a recombinarse y emitir nuevos fotones. El fenómeno se denomina emisión estimulada.
Si la corriente inyectada es suficientemente grande, se formará la distribución de portadores opuesta al estado de equilibrio térmico, es decir, la inversión de población. Cuando los portadores en la capa activa están en un gran número de inversiones, una pequeña cantidad de radiación espontánea produce radiación inducida debido a la reflexión recíproca de los dos extremos de la cavidad resonante, lo que da como resultado una retroalimentación positiva resonante selectiva en frecuencia, o ganando una cierta frecuencia. Cuando la ganancia es mayor que la pérdida por absorción, se puede emitir desde la unión PN una luz coherente con buenas líneas espectrales-luz láser. La invención del diodo láser permite que las aplicaciones del láser se popularicen rápidamente. Se están desarrollando y popularizando constantemente varios tipos de escaneo de información, comunicaciones de fibra óptica, alcance láser, lidar, discos láser, punteros láser, colecciones de supermercados, etc.
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