Лазери зазвичай використовуються для різних застосувань. Вони відрізняються залежно від робочого активного середовища, потужності, способу роботи або застосування. Приклади можливостей використання лазерів включають різання матеріалів, вимірювання відстаней, виконання косметичних процедур, видалення татуювань, запис і відтворення звуків і зображень, оптичні телекомунікації та багато іншого. Такі численні функції та постійна модифікація лазерів свідчать про їх значну роль у сучасному світі.
Лазер – це абревіатура від підсилення світла шляхом стимульованого випромінювання випромінювання . Вони працюють шляхом посилення випромінюваного світла шляхом форсування випромінювання. Вони випромінюють електромагнітне випромінювання у видимому, ультрафіолетовому або інфрачервоному діапазоні. Дія лазерів заснована на вимушеному випромінюванні, яке полягає в освітленні збуджених атомів випромінюванням певної енергії. Найбільш загальний поділ лазерів заснований на їх класифікації в залежності від активного середовища або довжини хвилі випромінювання, що випускається. За наявним у лазері активним середовищем можна виділити газові, рідинні та твердотільні лазери. Молекули, атоми або іони, що входять до складу такого середовища, відрізняються своєю енергетичною структурою. Він визначає найважливіші параметри лазера. Нижче наведено найважливіші приклади лазерів залежно від використовуваного активного середовища. У дужках вказані діапазони довжин випромінюваної хвилі:
Аргоновий лазер відноситься до групи газових іонних лазерів. Активне середовище в цьому випадку утворюють іони аргону. Цей лазер може випромінювати більше 30 ліній в діапазоні від ультрафіолетового до червоного світла. Атоми аргону утримуються в розрядній трубці під тиском близько 0,1 торр. Утворені під час розряду електрони стикаються з атомами аргону. Вони можуть безпосередньо іонізувати і збуджувати їх, переводячи атоми з основного стану в збуджений іонний стан. Інший, більш ефективний процес – це двоступенева іонізація аргону. Утворений таким чином іон потім переходить у ще більш високий стан збудження, який називається верхнім станом лазера. Це дає можливість генерувати кілька спектральних ліній з різними частотами.
Гелій-неоновий лазер є прикладом газового лазера, створеного в 1959 році. Світло випромінюється в результаті так званої інверсії населеностей. Гелій і неон поміщені в пробірку з кварцового скла у співвідношенні 10:1 (загальний тиск близький до 1,3 гПа). На його кінцях подається напруга, що викликає розряди в газі. В результаті всередині труби створюється електростатичне поле. Він прискорює електрони та іони до високих швидкостей. Оскільки всередині такого лазера більше атомів гелію, прискорені електрони набагато частіше потрапляють на них і викликають їх збудження до більш високих енергетичних станів, які є відносно стабільними протягом відносно тривалого часу. Збуджені атоми гелію в свою чергу стикаються з атомами неону і передають їм енергію збудження. Для цього газу часи збудження на вищому рівні більші, ніж на нижчому, тому через деякий час виникає так звана інверсія населеностей.
Такі лазери можуть працювати як в безперервному, так і в імпульсному режимах. Активним середовищем у цьому випадку є суміш вуглекислого газу (CO 2 ), азоту (N 2 ) і гелію (He) в об’ємному співвідношенні 1: 1,3 : 1,7. Кожен з них виконує певні функції. Вуглекислий газ є активним газом, електричні розряди, які забезпечують енергію збудження, відбуваються в азоті, тоді як гелій призначений для стабілізації плазми CO 2 і розсіювання тепла, що утворюється. Електричні розряди, що відбуваються в суміші вуглекислого газу і азоту, викликають дуже ефективне збудження молекул N 2 . Оскільки така молекула має ідентичні ядра, то дипольний перехід заборонений. Енергія втрачається тільки в результаті зіткнень. Якщо в трубці молекулярного лазера є молекули вуглекислого газу, то в результаті хорошого збігу збуджених рівнів N 2 і CO 2 зіткнення другого типу викликають збудження молекул CO 2 і повернення в основний стан N 2 молекули. У цьому випадку інверсія в суміші досягається набагато легше, ніж у чистому CO 2 .
Він був побудований у 1960 році Теодором Майманом. Активною речовиною, що відповідає за властивості рубінового лазера, є рубін (триоксид алюмінію Al 2 O 3 , в якому частина атомів алюмінію заміщена атомами хрому Cr 3+ ). Рубінові лазери працюють імпульсно, випромінюючи випромінювання у видимому діапазоні червоного світла. Центральна частина лазера — рубіновий стрижень із спалахом над ним. Інтенсивний спалах світла, що виходить від нього, збуджує деякі атоми рубіна до вищого енергетичного стану. У свою чергу, атоми рубіна збуджують інші атоми таким чином, посилаючи фотони. По обидва боки рубінового стрижня є дзеркала, які посилюють цей ефект. Один з них напівпроникний, і фотони, які виходять через нього, є результуючим лазерним променем. Рубінові лазери зараз представляють переважно історичний інтерес. Їх використання обмежується голографією або видаленням татуювань.
Знайдіть своє місце в PCC Group. Дізнайтеся про нашу пропозицію та продовжуйте розвиватися разом з нами.
Безоплачувана літня практика для студентів та випускників усіх курсів.
