레이저 작동 방식
자유 전자 레이저를 제외하고, 다양한 레이저의 기본 작동 원리는 동일합니다. 레이저 광을 생성하는 데 필수적인 조건은 반전 및 이득이 손실보다 크므로 장치의 필수 구성 요소는 준 안정 에너지 수준의 여기 (또는 펌핑) 소스 및 작동 매체입니다. 여기는 흥분 상태를 자극하고, 인구 반전을 달성하고 유지하기위한 조건을 만드는 작업 매체의 여기입니다. 인센티브 방법에는 광학 여기, 전기 여기, 화학 여기 및 원자력 여기가 포함됩니다.
작동 매체의 준 안정 에너지 레벨은 자극 된 방사선이 지배하여 광 증폭을 달성하는 정도입니다. 레이저의 일반적인 구성 요소는 공진 공동이지만 공진 공동 (광학 공동 참조)은 필수 구성 요소는 아닙니다. 공명 캐비티는 캐비티의 광자가 일정한 주파수, 위상 및 이동 방향을 가지도록함으로써 레이저가 양호한 지향성 및 일관성을 갖도록합니다. 또한 작업 물질의 길이를 단축시킬 수 있으며 캐비티의 길이를 변경하여 생성 된 레이저의 모드를 조정할 수 있습니다 (모드 선택). 따라서 레이저는 일반적으로 공진 공동을 갖습니다.
레이저는 일반적으로 세 부분으로 구성됩니다.
1. 작동 물질 : 레이저의 핵심은 에너지 레벨 전이를 달성 할 수있는 물질 만 레이저의 작동 물질로 사용할 수 있습니다.
2, 인센티브 에너지 : 그 역할은 작업 물질에 에너지를 제공하는 것입니다, 원자는 외부 에너지의 높은 에너지 수준으로 낮은 에너지 수준에서 흥분했다. 보통 빛 에너지, 열 에너지, 전기 에너지, 화학 에너지 등이 있습니다.
3. 광 공진 공동 : 첫 번째 작업은 작업 물질의 자극 된 방사선을 연속적으로 만드는 것입니다. 두 번째는 광자를 지속적으로 가속하는 것입니다. 세 번째는 레이저 출력의 방향을 제한하는 것입니다. 가장 간단한 광학 캐비티는 HeNe 레이저의 끝 부분에 위치한 두 개의 서로 평행 한 거울로 구성됩니다. 일부 중수소 원자가 입자 반전을 달성하는 두 에너지 준위 사이를 전이하고 레이저의 방향과 평행하게 광자를 방출하면이 광자는 두 개의 거울 사이에서 앞뒤로 반사되어 자극을 유발합니다. 아주 강한 레이저가 매우 빨리 생성됩니다.
순수한 가볍고 안정적인 레이저 스펙트럼은 여러 측면에서 적용될 수 있습니다.
Ruby Laser : 원래의 레이저는 밝은 플래시 전구에 의해 흥분되는 루비입니다. 생산 된 레이저는 지속적으로 안정한 빔이 아닌 "펄스 레이저"였습니다. 이 레이저로 생성되는 빛의 품질은 오늘날 사용하는 레이저 다이오드에 의해 생성 된 레이저와 근본적으로 다릅니다. 단 몇 나노초에 불과한이 강렬한 발광은 홀로그램 인물의 초상화와 같이 이동하기 쉬운 대상을 촬영하는 데 이상적입니다. 최초의 레이저 초상화는 1967 년에 태어났습니다. 루비 레이저는 값 비싼 루비를 필요로하며 짧은 빛의 파열만을 일으킬 수 있습니다.
헬륨 레이저 : 1960 년 과학자 알리 자바 (Ali Javan), 윌리엄 R. 브렌트 (William R. Brennet)와 도날드 헤리엇 (Donald Herriot)이 HeNe 레이저를 설계했습니다. 이것은 홀로그램 사진 작가에게 일반적으로 사용되는 최초의 가스 레이저입니다. 두 가지 장점 : 1. 연속 레이저 출력 생성. 2. 플래시 벌브가 가벼운 여기를 할 필요는 없지만 전기 여기 가스를 사용하십시오.
레이저 다이오드 : 레이저 다이오드는 가장 일반적으로 사용되는 레이저 중 하나입니다. 다이오드 PN 접합의 양측에서 전자와 홀이 자발적으로 재결합하는 현상을 자연 방출이라고합니다. 자발적 방출에 의해 생성 된 광자가 반도체를 통과 할 때, 방출 된 전자 - 홀 쌍을 통과하면 재결합하여 새로운 광자를 생성하게되어 여기 된 캐리어가 재결합하여 새로운 광자를 방출하게됩니다. 이 현상을 유도 방사 (stimulated radiation)라고합니다.
주입 전류가 충분히 크다면, 열 평형 상태에 반대되는 캐리어 분포가 형성된다. 즉, 모집단 번호가 반대로된다. 활성층의 캐리어가 다수의 역전 상태에있을 때, 자발적으로 생성 된 광자의 소량은 공진 공동의 양단에서의 왕복 반사로 인해 유도 방사를 생성하여 주파수 선택적 공진의 선택적 피드백을 가져 오거나, 특정 주파수. 이득이 흡수 손실보다 클 때, 양호한 스펙트럼 라인을 갖는가 간섭 성 광, 즉 레이저가 PN 접합부로부터 방출 될 수있다. 레이저 다이오드의 발명은 레이저 응용, 다양한 형태의 정보 스캐닝, 광섬유 통신, 레이저 거리 측정, 레이저 레이더, 레이저 디스크, 레이저 포인터, 슈퍼마켓 수집 등의 신속한 응용을 가능하게하고 다양한 응용 분야가 지속적으로 개발되고 보급되고있다 .
