Molao-motheo oa laser: lisebelisoa tsa mahlaseli a laser

Molao-motheo oa pele oa laser, eo physics ea oona e neng e thehiloe ho melao ea mahlaseli a Planck, e ne e rutoa ke Einstein ka 1917. O ile a hlalosa mocheso oa motlakase, oa tlhaho le oa motlakase o susumetsang motlakase oa li-coefficients (li-coefficients tsa Einstein).

Bo-pula-maliboho

Theodore Meiman ke eena oa pele ea bonts'ang molao-motheo oa mochine oa ruby o itšetlehileng ka lebone le khanyang la mahlaseli a ruby a hlahisang mahlaseli a kotsi a nang le maqhubu a 694 nm.

Ka 1960, bo-rasaense ba Iranian Javan le Bennett ba ile ba etsa mochine oa jenereithara oa pele oa khase ho sebelisa motsoako oa eena le oa Nee ka karolelano ea 1:10.

Ka 1962, RN Hall e ile ea bontsa laser la pele la diode ho tloha gallium arsenide (GaAs), e hlahisitsoeng ka 850 nm. Hamorao selemong seo Nick Golonyak o ile a hlahisa mochine oa pele oa semiconductor generum oa leseli le bonahalang.

Sesebelisoa le molao-motheo oa lasers

Mochine o mong le o mong oa laser o na le sehlahisoa se sebetsang se behiloeng pakeng tsa liipone tse bapalang ka tsela e tšoanang le tse nang le maikutlo a mangata, e 'ngoe ea tsona e le ea bohlokoa, le mohloli oa matla oa ho phunya. Sehlahisoa se matlafatsang se ka ba se tiileng, metsi kapa khase tse nang le thepa ea ho matlafatsa boholo ba leqhubu la leseli le fetang leo ka ho susumelletsa ho tsoa ka motlakase kapa ho phunyeletsa optical. Ntho e kenngoa lipakeng tsa liipone ka tsela eo leseli le bonahalang ho eona le feta ka eona nako le nako, 'me e fihla leruo le feteletseng.

Li-mediums tse peli

Nahana ka molao-motheo oa mochine oa laser o nang le mofuthu o sebetsang, oo liathomo li nang le litekanyetso tse peli feela tsa matla: e thabisang E ₂ le setsi sa E ₁ . Haeba liathomo li thabile ho naha leha e le efe ka thuso ea mekhoa leha e le efe ea ho phunya (optical, ho tsoa motlakase, tšelo ea motlakase, kapa liphallelo tsa elektronike) mmuso E ₂ , joale li khutlela mobung ka morao ho li-nanoseconds tse fokolang, ho tlosa photons ea matla hν = E ₂ - E ₁ . Ho ea ka khopolo ea Einstein, tlhahiso e hlahisoa ka litsela tse peli tse fapaneng: ebang e bakoa ke photon, kapa e etsahala ka boithatelo. Boemong ba pele, ho na le ts'ebetso e tsosolositsoeng, 'me tabeng ea bobeli - ho tsoa moeeng. Ha ho lekana le motlakase, monyetla oa ho ntša metsi o lekaneng o tlaase haholo ho feta ho hlahisa metsi (1:10 ³³ ); ka hona, mehloli e mengata e tloaelehileng ha e na letho, mme moloko oa laser o ka khoneha tlas'a maemo a mang ntle le ho lekana le motlakase.

Esita le ka ho phunya matla haholo, baahi ba mekhoa e mabeli ea lits'ebeletso ba ka etsoa feela. Ka lebaka leo, e le hore ho finyelloe sechaba se senyehileng ka lisebelisoa kapa lisebelisoa tse ling, ho hlokahala litsamaiso tse tharo kapa tse 'nè.

Multilevel Systems

Molao-motheo oa ketso ea laser ea maemong a mararo ke efe? Khalasetso e nang le khanya e matla ea makhetlo ν ₀₂ mapompong palo e kholo ea liathomo tse tsoang tlase ho matla a matla a E E ho ea holimo E ₂ . Phetoho ea nonradiative ea liathomo tse tsoang ho E ₂ ho ea ho E _{1 e} theha ho hokahana ha baahi pakeng tsa E ₁ le E ₀ , eo ka tloaelo e ka khonehang ha liathomo li le boemong bo botle ka nako e telele _, 'me phetoho ea E ₂ ho E _{1 e} hlaha ka potlako. Molao-motheo oa lisebelisoa tse tharo ke ho phethahatsa maemo ana, e le hore ts'ebetso ea baahi e finyelloe pakeng tsa E ₀ le E ₁ le photons e matlafatsoa ke matla a E ₁ -E ₀ a mahlaseli a susumelletsoeng. Tekanyo e kholo ea E _{2 e} ka eketsa mocheso oa wavelength bakeng sa pompe e sebetsang haholoanyane, e leng se etsang hore ho be le keketseho ea tlhahiso e tsosolositsoeng.

Tsamaiso ea litekanyetso tse tharo e hloka matla a phahameng a ho phalla, kaha boemo bo tlase bo amehang molokong ke setsi se le seng. Tabeng ena, e le hore ho fokolloa ha baahi, karolo e fetang halofo ea palo ea liathomo e tlameha ho kenngoa pusong ho E ₁ . Kahoo matla a senyeha. Matla a pompo a ka fokotsoa haholo haeba tekanyo e ka tlase ea moloko e sa le motheo, e hlokang bonyane tsamaiso ea litekanyetso tse 'nè.

Ho itšetlehile ka mofuta oa ntho e sebetsang, lasers e arotsoe likarolo tse tharo tse kholo, e leng, e tiileng, metsi le khase. Ho tloha ka 1958, ha moloko o qala ho hlokomeloa ka kristale ea ruby, bo-rasaense le bafuputsi ba ithutile lisebelisoa tse fapa-fapaneng karolong ka 'ngoe.

Laser State State

Molao-motheo oa ts'ebetso o thehiloe tšebelisong e sebetsang, e thehiloeng ka ho eketsa sehlopha sa phetoho (Ti ⁺³ , Cr ⁺³ , V ⁺² , Co ⁺² , Ni ⁺² , Fe ⁺² , joalo-joalo) ho latente ea kristale e sireletsang ea tšepe , Li-ions tse ngata tsa lefatše (Ce ⁺³ , Pr ⁺³ , Nd ⁺³ , Pm ⁺³ , Sm ⁺² , Eu ^{+ 2, +3} , Tb ⁺³ , Dy ⁺³ , Ho ⁺³ , Er ⁺³ , Yb ⁺³ , Joalo-joalo), le actinides joaloka U ⁺³ . Matla a ione a matla a matla a ikarabella feela bakeng sa moloko. Matla a lintho tsa motheo, tse kang ho tsamaisa mocheso le ho atolosa ha motlakase, ke tsa bohlokoa bakeng sa ho sebetsa ha laser ka katleho. Tokisetso ea liathomo tsa mahlakoreng tse pota-potileng ion ea doped li fetola matla a eona. Mefuta e fapaneng ea lisebelisoa tsa moloko ka har'a sehlahisoa se sebetsang se finyelloa ka ho qeta lisebelisoa tse fapaneng ka ion e tšoanang.

Laser la Holmium

Mohlala oa laser e tiileng-mmuso ke jenereithara ea quantum eo ho eona holmium e nkeloang sebaka ke athomo ea lisebelisoa tsa motheo tsa kristale lattice. Ho: YAG ke e 'ngoe ea lintho tse molemo ka ho fetisisa tsa moloko. Molao-motheo oa laser holmium ke hore aluminium-yttrium garnet e kopantsoe ka li-ion holmium, optically e pumptjoa ke lebone le khanyang 'me e tsoa ka leihlo la 2097 nm ho IR, e leng hantle e kenngoa ke lisele. Laser ena e sebelisetsoa ho sebetsana le manonyeletso, ho phekola meno, ho tsoa mouoaneng oa lisele tsa kankere, majoe a liphio le li-gallstones.

Semiconductor generum generator

Li-Laser tse nang le liliba tse ngata ha li theko e tlaase, li lumella hore lihlahisoa tse ngata li behoa habonolo. Molao-motheo oa laser ea semiconductor o itšetlehile ka tšebeliso ea diode e nang le phapang ea pn, e hlahisang khanya e itseng ka ho tsosolosa moemeli ea nang le boiketlo bo botle, joaloka li-LED. LED e tsoa feela, le diode diode - e qobelloa. Ho phethahatsa boemo ba ho fetoha ha baahi, hona joale ts'ebetso ea ho sebetsa e tlameha ho feta palo ea moeli. Sebapali se sebetsang sebokeng sa semiconductor se na le sebopeho sa ho kopanya karolo ea likarolo tse peli tsa bobeli.

Molao-motheo oa ho sebelisoa ha mofuta ona oa laser ke oa hore ha ho seipone se ka ntle se hlokehang ho boloka ho thothomela. Matla a nahanang a entsoeng ke letšoao le ts'oanang la sebopeho se sebetsang se lekane bakeng sa morero ona. Maqhubu a ho qetela a diodes a khomaretsoe, e leng se tiisang hore ho na le lipapali tse bonts'ang.

Motsoako o entsoeng ka lisebelisoa tsa semiconductor tsa mofuta o le mong o bitsoa homojunction, mme o entsoe ka ho kopanya tse peli tse fapaneng - heterojunction.

Li-semiconductors tsa p le n mofuta o nang le ts'ebetso e phahameng ea thepa e etsa pn e kopanetsoeng ka mocheso o fokolang haholo (≈1 μm) oa ho senya.

Lese la khase

Molao-motheo oa ts'ebetso le tšebeliso ea mofuta ona oa laser o nolofalletsa ho etsa lisebelisoa tsa matla leha e le afe (ho tloha ho milliwatts ho ea ho megawatts) le mahlaseli a bokaholimo (ho tloha ho UV ho ea ho IR) le ho lumella ho sebetsa ka mekhoa ea pulsed le e tsoelang pele. E itšetlehile ka mofuta oa liphatlalatso tse sebetsang, ho na le mefuta e meraro ea li-generator tse nang le khase, e leng, atomic, ionic le limolek'hule.

Lisebelisoa tse ngata tsa khase li kenngoa ka matla a motlakase. Li-electrone ka har'a tube ea ho ntša metsi li potlakile ka potlako ea motlakase pakeng tsa li-electrode. Li kopana le liathomo, li-ione kapa limolek'hule tsa mofuthu o sebetsang le ho susumetsa phetoho ho matla a phahameng a matla a ho finyella boemo ba sechaba ba ho tsuba le ho ntša metsi.

Molecular molecular

Molao-motheo oa laser o thehiloe tabeng ea hore, ho fapana le liathomo tse ikhethileng le li-ions, lihlahisoa tse nang le matla a atomic le a ionike, limolek'hule li na le lihlopha tse matla tsa matla a discrete. Tabeng ena, mochine o mong le o mong oa motlakase oa elektronike o na le litekanyo tse ngata tsa ho sisinyeha, 'me tseo, le tsona, li batla li potoloha.

Matla pakeng tsa litekanyetso tsa matla a elektronike a libakeng tsa mahlaseli tsa UV le tse bonahalang, ha e ntse e le pakeng tsa maemo a ho sisinyeha-a ho potoloha - libakeng tse hōle le tse haufi le IR. Kahoo, lihlahisoa tse ngata tsa limolek'hule tsa limolek'hule li sebetsa libakeng tse hōle kapa tse haufi le IR.

Excimer lasers

Lintho tse ling tse ngata ke limolek'hule tse kang ArF, KrF, XeCl, tse nang le naha e arohaneng 'me li tsitsitse karolong ea pele. Molao-motheo oa laser ke o latelang. Joaloka puso, palo ea limolek'hule naheng ea lefats'e e nyenyane, kahoo ho phunya ka ho toba ho tsoa mobung oa lefatše ha ho khonehe. Limolek'hule li thehoa sebakeng sa pele sa elektronike se thabileng ka ho kopanya maemo a phahameng a matla le likhase tse nang le inerase. Baahi ba ts'ebetso ena ba finyelloa habonolo, kaha palo ea limolek'hule tse lekaneng e le e nyenyane haholo, ha e bapisoa le e thabisang. Molao-motheo oa laser action, ka bokhutšoaane, e na le phetoho ho tloha moeling o thabileng elektronike ho naha dissociative mmuso. Baahi ba mmuso oa lefatse ba lula ba le boemong bo tlaase, hobane limolek'hule tse le mona li arohana le liathomo.

Sesebelisoa le molao-motheo oa lasers ke hore tube ea ho ntša metsi e tletse motsoako oa halide (F ₂ ) le khase ea lefatše e sa tloaelehang (Ar). Li-electrone tse ho lona li arohanya 'me li hlophisa limolek'hule tsa halide le ho hlahisa li-ion tse qosang hampe. Li-ions tse ntle tsa Ar ⁺ le tse mpe F ^{- li} arabela 'me li hlahisa limolek'hule tsa ArF sebakeng sa pele sa thabo se thabileng le phetoho ea bona e ileng ea fetela moeeng o nyonyehang le moloko oa mahlaseli a ts'oanang. Laser e khanyang, molao-motheo oa tšebeliso le tšebeliso eo re e nahanang hona joale, e ka sebelisoa ho pometsa sehlahisoa se sebetsang ho lipeipi.

Laser ea metsi

Ha li bapisoa le lihlahisoa tse ngata, lino tse nang le li-atom tse ngata li bapisoa le likhase. Ho phaella ho sena, ha li thata ho hlahisa, li lumella ho tlosa mocheso feela 'me li ka nkeloa sebaka habonolo. Molao-motheo oa laser ke ho sebelisa li-manyolo tse kang li-DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p-dimethylaminostyryl-4H-pyran), rhodamine, styryl, LDS, coumarin, stilbene, joalo-joalo. ., E qhibilihantsoeng ka sekheo se nepahetseng. Tharollo ea limolek'hule tsa dae e khahloa ke mahlaseli ao aveleng ea 'ona e nang le coefficient e ntle ea ho kopanya. Molao-motheo oa laser, ka bokhutšoanyane, ke ho hlahisa nako e telele ea bokahohle, e bitsoang fluorescence. Phapang pakeng tsa matla a nkiloeng le photon e hlahisitsoeng e sebelisoa ke phetoho ea matla a nonradiatif le ho futhumatsa tsamaiso.

Sehlopha se pharaletseng sa fluorescence se nang le lisebelisi tsa jenereithara se na le tšobotsi e ikhethang - ho laola bokahohle. Molao-motheo oa ts'ebetso le tšebeliso ea mofuta ona oa laser e le mohloli o lumellanang le o lumellanang o ntse o tsoela pele ho ba oa bohlokoa haholo litšoantšong tsa ho sheba lintho tse ngata, holography, le liketsong tsa tlhaho.

Morao tjena, li-generator tse thehiloeng ka dae li 'nile tsa sebelisoa ho arola isotopes. Tabeng ena, laser e khetholla e 'ngoe ea tsona, e etsa hore motho a kene ka lik'hemik'hale.