Как устроен лазер
Слово «лазер» является транслитерацией английской аббревиатуры, в переводе означает - «усиление света с помощью вынужденного излучения» (Light amplification by stimulated emission of radiation).
Данная формулировка полностью описывает устройство прибора и принцип его действия, так как световой поток образуется в процессе системы вынужденного излучения. Затем, появляется луч, получающий направление и длину волны благодаря преломлению между зеркалами. Появлением направленного потока и его постоянной равномерной мощности современный лазер обязан своему устройству.
Основные рабочие элементы
Самое главное – квантовый генератор, производящий энергию на основе разных способов. Основной принцип – вынужденная вспышка, являющаяся источником когерентного света. В отличие от явления спонтанного излучения, вынужденное сопровождается нужными свойствами: постоянная не меняющаяся даже во время длительного процесса мощность потока, конкретная направленность и соответствующее распространение, а не случайное.
Образование энергии происходит внутри квантового генератора от различных источников накачки:
- Импульсная лампа производит краткосрочные электрические импульсы на основе газовых разрядов;
- Дуговая лампа вырабатывает электроэнергию с помощью двух электродов из тугоплавкого металла, между которыми образуется электрическая дуга;
- Химическая реакция на основе взаимодействия между разными химическими веществами, при этом ядра атомов остаются неизменными;
- Взрывчатое вещество - в результате взаимодействия химического состава и других внешних факторов, приводящих к внезапному высвобождению большого количества тепла и энергии;
- Электрический разрядник действует с помощью потока электронов;
- Другой лазер также может стать источником для накачки.
Они не будут эффективны, если не будет еще одного важного элемента устройства – рабочего тела.
Рабочее тело – усилитель света
От этого вещества зависит длина волны луча, его направленность и другие свойства. Именно благодаря нему происходит процесс вынужденной вспышки. Всего существует несколько типов:
- Жидкость – органический растворитель с химическими красителями в составе;
- Газы – аргон, углекислый газ или газовые смеси с накачкой электрическими разрядами;
- Твердые тела – преимущественно кристаллы и стекла, активизирующиеся с помощью ионов титана, хрома;
- Полупроводники – действуют благодаря электронам.
Они способствуют усилению света и помещаются между зеркалами, так как первоначальное излучение имеет случайное направление и разную длину волны. Поэтому зеркала способствуют появлению луча. Из этих нескольких элементов состоит современное устройство, без которого невозможно даже использование примитивных бытовых приборов.