Cenhedlaeth Laserau

Cenhedlaeth Laserau
Cynigiwyd cynhyrchu laserau gan Einstein ym 1916 gyda'i ddamcaniaeth o "allyriadau digymell ac ysgogedig". Mae'r ddamcaniaeth hon yn ffurfio sail ffisegol systemau laser modern. Gall y rhyngweithio rhwng ffotonau ac atomau arwain at dair proses drawsnewid: amsugno ysgogedig, allyriadau digymell, ac allyriadau ysgogedig. Cyn belled ag y gellir cynnal a sefydlogi allyriadau ysgogedig, gellir cael laserau. Felly, rhaid cynhyrchu dyfeisiau arbennig - laserau. Yn gyffredinol, mae cyfansoddiad laser yn cynnwys tair prif ran: y sylwedd gweithio, y ddyfais gyffroi, a'r atseinydd optegol.

1. Sylwedd gweithio

Gelwir y sylwedd mewn laser sy'n gallu cynhyrchu golau laser yn sylwedd gweithio. O dan amgylchiadau arferol, mae dosbarthiad rhifau atomig yn y sylwedd ar bob lefel ynni yn ddosraniad arferol. Mae nifer yr atomau ar y lefel ynni isaf bob amser yn fwy na'r nifer ar y lefel ynni uwch. Felly, pan fydd golau'n mynd trwy gyflwr arferol y sylwedd goleuol, mae'r broses amsugno yn drech, ac mae'r golau bob amser yn gwanhau. Er mwyn cryfhau'r golau ar ôl mynd trwy'r sylwedd goleuol a chyflawni ymhelaethiad golau, mae angen gwneud allyriadau ysgogedig yn drech. Er mwyn gwneud nifer yr atomau ar y lefel ynni uwch yn fwy na'r nifer ar y lefel ynni isaf, mae'r dosbarthiad hwn yn groes i'r dosbarthiad arferol ac fe'i gelwir yn wrthdroad nifer gronynnau.
2. Dyfais Cyffroi
Swyddogaeth y ddyfais gyffroi yw cyffroi atomau mewn lefel ynni is i lefel ynni uwch, gan alluogi'r sylwedd gweithio i gyflawni gwrthdroad nifer gronynnau. Mae lefelau ynni'r sylwedd yn cynnwys y cyflwr daear a'r cyflwr cyffrous, yn ogystal â chyflwr metasefydlog. Mae'r cyflwr metasefydlog yn llai sefydlog na'r cyflwr daear, ond yn llawer mwy sefydlog na'r cyflwr cyffrous. Yn gymharol, gall atomau aros yn y cyflwr metasefydlog am gyfnod hirach o amser. Er enghraifft, mae gan yr ïonau cromiwm (Cr3+) mewn ruby ​​gyflwr metasefydlog gydag oes o tua 10-3 eiliad. Ar ôl i'r sylwedd gweithio gael ei gyffroi a chyflawni gwrthdroad nifer gronynnau, i ddechrau, oherwydd cyfeiriadau lluosogi gwahanol y ffotonau a allyrrir gan ymbelydredd digymell, mae gan y ffotonau ymbelydredd wedi'u hysgogi gyfeiriadau lluosogi gwahanol hefyd, ac mae llawer o golledion mewn allbwn ac amsugno; ni ellir cynhyrchu allbwn laser sefydlog. Er mwyn galluogi'r ymbelydredd wedi'i ysgogi i barhau i fodoli yng nghyfaint gyfyngedig y sylwedd gweithio, mae angen atseinydd optegol i gyflawni dethol ac ymhelaethu golau.
3. Atseinydd Optegol
Mae'n bâr o ddrychau adlewyrchol cyfochrog â'i gilydd wedi'u gosod ar ddau ben y sylwedd gweithio, yn berpendicwlar i'r brif echel. Mae un pen yn ddrych adlewyrchol cyflawn (gyda chyfradd adlewyrchol o 100%), a'r pen arall yn ddrych rhannol dryloyw ac yn rhannol adlewyrchol (gyda chyfradd adlewyrchol o 90% i 99%).
Swyddogaethau'r atseinydd yw: ① cynhyrchu a chynnal ymhelaethiad optegol; ② dewis cyfeiriad y golau allbwn; ③ dewis tonfedd y golau allbwn. Ar gyfer sylwedd gweithio penodol, oherwydd amrywiol ffactorau, nid yw'r donfedd golau a allyrrir yn unigryw, ac mae gan y sbectrwm led penodol. Gall yr atseinydd chwarae rôl dewis amledd, gan wneud monocromatigrwydd y laser yn well.