Tus txheej txheem ua haujlwm yooj yim ntawm lub laser

Tus txheej txheem ua haujlwm yooj yim ntawm laser (lub teeb ua kom nrov los ntawm kev ua kom pom tseeb ntawm hluav taws xob) yog ua raws li qhov tshwm sim ntawm lub teeb. Los ntawm cov txheej txheem tsim kho kom haum thiab cov qauv tsim tawm, lasers tsim cov kab teeb nrog kev sib tw siab, monochromaticity, thiab ci ci. Lasers tau siv dav hauv kev siv thev naus laus zis niaj hnub no, suav nrog kev sib txuas lus, tshuaj, kev tsim khoom, ntsuas kev ntsuas, thiab kev tshawb fawb. Lawv lub siab ua haujlwm thiab tswj kev tswj cov yam ntxwv ua rau lawv cov tseem ceeb ntawm ntau cov thev naus laus zis. Hauv qab no yog cov ncauj lus kom ntxaws piav qhia ntawm cov ntsiab cai ua haujlwm ntawm lasers thiab cov txheej txheem ntawm ntau hom lasers.

1. Stimulated emission

Txhawb zog emissionYog lub hauv paus ntsiab lus tseem ceeb tom qab laser tiam, ua ntej thov los ntawm Einstein hauv 1917. Qhov kev cuam tshuam no ntau dua yog tsim los ntawm kev sib cuam tshuam ntawm lub teeb thiab zoo siab-xeev teeb meem. Txhawm rau kom nkag siab zoo ntxiv ua kom pom tseeb, cia peb pib nrog kev hloov kho tsis zoo:

Tshwm sim: Hauv atoms, lwg, lossis lwm yam microscopic tuaj yeem nqus cov hluav taws xob sab nraud (xws li lub zog hluav taws xob sab nraud) thiab kev hloov kho qhov muag dua tshiab, hu ua lub xeev zoo siab. Txawm li cas los xij, kev zoo siab-lub xeev hluav taws xob tsis ruaj khov thiab nws thiaj li rov qab mus rau lub zog qis dua, hu ua lub xeev hauv av, tom qab lub sijhawm luv. Thaum lub sijhawm tus txheej txheem no, hluav taws xob tso lub photon, uas yog tshwm sim emission. Cov photons zoo li no yog random nyob rau hauv cov nqe lus ntawm zaus, theem, thiab kev taw qhia, thiab yog li tsis muaj txheej txheem.

Txhawb zog emission: Tus yuam sij rau kev xav tau emissululated yog tias thaum muaj kev zoo siab-xeev kev sib ntsib lub photo nrog lub zog hluav taws xob rov qab mus rau hauv av hauv lub xeev thaum tso lub photon tshiab. Lub photon tshiab zoo nkauj rau cov thawj ib qho nyob rau hauv cov nqe lus ntawm zaus, theem, thiab kev tawm tsam, ua rau muaj teeb ci ntsa iab. Qhov xwm txheej no ua rau muaj cov lej thiab lub zog ntawm photons thiab yog lub luag txheej txheem ntawm lasers.

Cov lus pom zoo zoo ntawm kev tso tawm kev txhawb nqa: Hauv kev tsim cov lasers, cov txheej txheem emission stimulated tau rov qab ua ntau zaus, thiab cov lus pom zoo no tuaj yeem nthuav dav ntau dua tus naj npawb ntawm photons. Nrog kev pab los ntawm cov kab noj hniav uas muaj txoj sia, cov txheej txheem ntawm photons yog tswj, thiab kev siv ntawm lub teeb nqaj yog nce ntxiv.

2. Tau Nruab Nrab

TusTau Txais Nruab NrabYog cov khoom siv tseem ceeb hauv lub laser uas txiav txim siab lub amplification ntawm photons thiab cov zis laser. Nws yog lub hauv paus rau lub cev rau kev tso tawm lub cev rau kev tso tawm, thiab nws cov khoom txiav txim siab qhov zaus, nthwv dej, thiab tso zis lub zog ntawm lub laser. Hom thiab cov yam ntxwv ntawm cov nruab nrab nce ncaj qha cuam tshuam rau daim ntawv thov thiab kev ua tau zoo ntawm laser.

Kev paub siv mechanism: Cov tshuab hluav taws xob nyob rau hauv lub nce nruab nrab yuav tsum tau zoo siab rau lub zog siab dua los ntawm ib lub zog sab nraud. Cov txheej txheem no feem ntau yog ua tiav los ntawm sab nraud lub tshuab sab nraud. Cov kev ua kom zoo ib yam muaj xws li:

Hluav Taws Xob Hluav Taws Xob: Txaus siab rau cov hluav taws xob hluav taws xob nyob rau hauv cov nyiaj nruab nrab los ntawm kev thov hluav taws xob tam sim no.

Kho Dua Qhov Muag: Txaus siab rau nruab nrab nrog lub teeb ci (xws li lub teeb nyem lossis lwm lub laser).

Kev Ua Zog Muaj Zog Txheej Txheem Zog: Cov tshuab hluav taws xob hauv qhov nruab nrab yog feem ntau muab faib rau hauv cov qib hluav taws xob tshwj xeeb. Feem ntau yogob-qib-qib nruabthiabPlaub-Qib TshuabCov. Nyob rau hauv ib pawg yooj yim, kev hloov hluav taws xob hloov los ntawm hauv av hauv av mus rau lub xeev zoo siab thiab tom qab ntawd rov qab mus rau hauv av tso tawm. Hauv plaub-theem kev ntsuas, cov hluav taws xob txuas ntxiv cov kev hloov pauv ntau dua ntawm cov qib sib txawv, feem ntau ua rau muaj peev xwm siab dua.

Hom kev tau txais xov xwm:

Roj nce nruab nrab: Piv txwv li, Helium-Neon (nws-ne) lasers. Cov pa tau txais cov xov xwm yog paub rau lawv cov zis ruaj khov thiab muaj hluav taws xob ruaj khov, thiab tau siv dav ua lub teeb pom kev zoo hauv chaw soj ntsuam.

Kua Tau Txais Nruab Nrab: Piv txwv li, zas xim. Ze Molecules muaj cov khoom zoo nkauj thoob plaws thoob plaws wavelengths, ua rau lawv zoo tagnrho rau cov lasers tunable.

Khoom nce nruab nrab: Piv txwv li, ND (Neodymium-doped yttrium aluminium garnet) lasers. Cov lasers no tau ua tau zoo heev thiab muaj zog, thiab siv dav hauv kev ua lag luam txiav, vuam, thiab cov ntawv thov kho mob.

Siciconductor Tau Nruab Nrab: Piv txwv li, gallium arsenide (gaas) tau siv dav hauv kev sib txuas lus thiab Optoelectronic khoom xws li laser diodes.

3. Resonator kab noj hniav

Tusresoniv kab noj hniavyog cov txheej txheem sib xyaw ua ke hauv lub laser siv rau cov lus qhia thiab qhov ua kom sov. Nws cov haujlwm tseem ceeb yog los txhim kho tus naj npawb ntawm cov photons ua dhau los ntawm kev txhawb nqa kev txhawb nqa los ntawm kev cuam tshuam thiab ua kom pom tseeb, yog li tsim tawm cov zis laser.

Cov qauv ntawm Revelonator kab noj hniav: Nws feem ntau muaj ob lub iav parallel. Ib yog ib daim iav zoo nkauj, hu ua tusNtsiav daim iav, thiab lwm yam yog ib qho kev xav tau tsom iav, hu ua tusTso Tawm Daim iavCov. Cov photons muaj kev cuam tshuam rov qab rau hauv kab noj hniav thiab nthuav tawm los ntawm kev sib cuam tshuam nrog cov nyiaj nruab nrab.

Resonance mob: Tus qauv tsim ntawm tus resonator kab noj kab noj hniav yuav tsum ua kom tau raws qee yam kev mob, xws li ua kom muaj tseeb tias cov photons daim ntawv tso tawm hauv cov kab noj hniav. Qhov no yuav tsum muaj kab noj hniav ntev los ua ntau ntawm cov yoj yoj laser. Tsuas yog lub teeb vuag uas ua tau raws li cov xwm txheej no tuaj yeem ua kom muaj txiaj ntsig hauv qab kab noj hniav.

Tsim Tawm Beam: Cov iav ib nrab tso cai tso cai ib feem ntawm lub teeb lub teeb ci kom dhau los, sib sau laser cov zis tawm beam. Cov nqaj no muaj siab tiag, txheej txheem, thiab monochromaticity.

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