Laserová konstrukce - Laser construction

Schéma typického laseru zobrazující tři hlavní části

A laser je konstruován ze tří hlavních částí:

Zdroj čerpadla

The zdroj čerpadla je část, která dodává energii do laser Systém. Příklady zdrojů čerpadel zahrnují elektrické výboje, výbojky, obloukové lampy, světlo z jiného laseru, chemické reakce nebo dokonce výbušná zařízení. Typ použitého zdroje čerpadla závisí hlavně na získat střední, a to také určuje, jak se energie přenáší na médium. A helium – neonový (HeNe) laser používá elektrický výboj ve směsi hélia a neonů, laser Nd: YAG používá buď světlo zaostřené z a xenonová výbojka nebo diodové lasery a excimerové lasery používají chemickou reakci.

Zisk střední / laserové médium

The získat střední je hlavním určujícím činitelem vlnové délky provozu a dalších vlastností laseru. Získejte média v různých materiálech mají lineární spektra nebo široká spektra. Získejte média se širokým spektrem umožňují vyladění frekvence laseru. Existují stovky, ne-li tisíce různých ziskových médií, ve kterých bylo dosaženo laserového provozu (viz seznam typů laserů seznam nejdůležitějších). Ziskové médium je buzeno zdrojem čerpadla k produkci a populační inverze, a to je v zisku média, kde spontánní a stimulovaná emise fotonů, což vede k jevu optického zisku nebo zesílení.

Mezi příklady různých ziskových médií patří:

  • Kapaliny, například lasery na barvení. To jsou obvykle organický chemikálie rozpouštědla, jako methanolu, ethanol nebo ethylenglykol, ke kterým se přidávají chemická barviva, jako je kumarin, rodamin, a fluorescein. Přesná chemická konfigurace molekul barviva určuje vlnovou délku operace barvicí laser.
  • Plyny, jako např oxid uhličitý, argon, krypton a směsi jako hélium –neon. Tyto lasery jsou často čerpány elektrickým výbojem.
  • Pevné látky, jako např krystaly a brýle. Pevná látka hostitel materiály jsou obvykle dopovány nečistotami, jako jsou chrom, neodym, erbium nebo titan ionty. Mezi typické hostitele patří YAG (ytrium hliník granát ), YLF (yttrium lithium fluorid ), safír (oxid hlinitý) a různé brýle. Mezi příklady laserových médií v pevné fázi patří Nd: YAG, Ti: safír Cr: safír (obvykle známý jako rubín ), Cr: LiSAF (chromem dotované lithium stroncium fluorid hlinitý), Er: YLF, Nd: sklo a Er: sklo. Polovodičové lasery jsou obvykle čerpány zábleskovými lampami nebo světlem z jiného laseru.
  • Polovodiče, druh pevné látky, krystalu s rovnoměrnou distribucí dopantu nebo materiálu s různými úrovněmi dopantu, ve kterém je pohyb elektrony může způsobit působení laseru. Polovodičové lasery jsou obvykle velmi malé a lze je čerpat jednoduchým elektrickým proudem, což umožňuje jejich použití ve spotřebitelských zařízeních, jako jsou kompaktní disk hráči. Vidět laserová dioda.

Optický rezonátor

The Gaussův paprsek srovnání vypalování fotografického papíru s oxidem uhličitým příčně excitovaný laser atmosférického tlaku, získané během procesu optimalizace úpravou vyrovnávacích zrcadel.

The optický rezonátornebo optická dutina, ve své nejjednodušší formě jsou dvě paralelní zrcadla umístěná kolem ziskového média, která poskytují zpětná vazba světla. Zrcadla jsou uvedena optické povlaky které určují jejich reflexní vlastnosti. Typicky bude jeden vysoký reflektor a druhá bude a částečný reflektor. Ten druhý se nazývá výstupní vazební člen, protože umožňuje, aby část světla opustila dutinu a vytvořila výstupní paprsek laseru.

Světlo z média, produkované spontánní emise, se odráží zrcadly zpět do média, kde může být zesíleno stimulovaná emise. Světlo se může odrážet od zrcadel a tak projít ziskovým médiem stokrát než opustí dutinu. U složitějších laserů se používají konfigurace se čtyřmi nebo více zrcadly tvořícími dutinu. Konstrukce a vyrovnání zrcadel vzhledem k médiu je zásadní pro stanovení přesné provozní vlnové délky a dalších atributů laserového systému.

Do optického rezonátoru mohou být umístěna další optická zařízení, jako jsou rotující zrcadla, modulátory, filtry a absorbéry, které vytvářejí různé efekty na laserový výstup, jako je změna vlnové délky provozu nebo produkce pulzů laserového světla.

Některé lasery nepoužívají optickou dutinu, ale místo toho se spoléhají na velmi vysoký optický zisk, který produkuje značné množství zesílená spontánní emise (ASE) bez potřeby zpětné vazby světla zpět do ziskového média. O takových laserech se říká, že jsou superluminiscenční a vyzařují světlo s nízkou hladinou soudržnost ale vysoko šířka pásma. Protože nepoužívají optickou zpětnou vazbu, tato zařízení často nejsou kategorizována jako lasery.

Viz také

Reference

  • Koechner, Walter (1992). Solid-State Laser Engineering, 3. vyd., Springer-Verlag. ISBN  0-387-53756-2

externí odkazy