نگاهی بر عملکرد لیزر

/
می 28, 2018

نگاهی بر عملکرد لیزر

سه مولفه اصلی لازم براي عملکرد لیزر را نشان می دهد. محیط بهره، نور را – شکل 1 تقویت می کند، آینه لیزر  (یا دیگر افزاره هاي بازتابی) بازخورد نوري 3 را فراهم می کنند و با سازوکار پمپاژ 4، تغذیه انرژي لیزر فراهم میشود. آینه دستگاه لیزر براي چرخش نور به عقب و جلو از طریق محیط بهره قرار داده شده اند و تشکیل کاواك 1 نوري یا نوسان گر نوري را می دهند. این بازخورد نوري به این مفهوم است که قسمتی از خروجی تقویت شده به ورودي بازخورد می شود تا باعث تقویت بیشتر شود. ترکیب بهره و بازخورد در مدارهاي الکتریکی موضوع آشنایی است که منجر به نوسانات الکتریکی می شود. در حقیقت، لیزر و تیوب لیزر اولیه از نظر مفهومی مشابه نوسانگر الکتریکی با فرکانس خیلی بالا ( 1014 ~ هرتز) است. مانند نوسانگر الکتریکی که نیاز دارد به برق وصل شود و یا توسط انرژي تغذیه شود، لیزر نیز به تغذیه شدن توسط انرژي از طریق پمپ نیاز دارد.

اگرچه نوسانگرهاي الکتریکی و نوري در مفهوم کلی شبیه هم هستند، اما به طور قابل ملاحظه اي در جزییات سه مولفه اصلی با یکدیگر متفاوت هستند. براي مثال، بازخورد الکتریکی می تواند به سادگی با اتصال یک مقاومت بین ورودي و خروجی تقویت کننده پیاده سازي شود. اما براي بازخورد نوري، ملاحظات دقیقی باید در طراحی نوسانگر نوري مناسب در نظر گرفته شود که در فصل دوم به بحث در مورد آن خواهیم پرداخت.

شاید این مطالب نیز برای شما مفید باشد

می توان گفت که سازوکار تقویت کردن، اساسی ترین اختلاف بین نوسان گرهاي الکتریکی و نوري است. در لیزر، تقویت توسط گسیل القایی 2 رخ می دهد؛ فرآیندي که نخستین بار در سال 1917 توسط آلبرت اینشتین 1 پیشنهاد شد. همان طور که در شکل 2 نشان داده شده است، ایده اصلی گسیل القایی را می توان توسط توصیف سه حالتی -1 که نور با اتم برهمکنش دارد، درك کرد. در جذب 2، اتمی که در ابتدا در حالت صفر (پایین ترین تراز انرژي) است، در نتیجه جذب فوتون ورودي به تراز انرژي بالاتر (حالت برانگیخته) می رود. عکس این فرآیند گسیل خودبه خودي 3 است که در آن، اتم در ابتدا در حالت برانگیخته قرار دارد و سپس رو به پایین به حالت صفر برمی گردد و یک فوتون گسیل می کند. در فرآیند سوم (گسیل القایی)، یک فوتون فرودي و یک اتم در حالت برانگیخته وجود دارد. اتم توسط فوتون ورودي تحریک شده و مشابه فوتونی که در ابتدا به اتم برخورد کرده بود، فوتونی را گسیل میکند. این تکثیر فوتون ها تقویت کنندگی را به وجود می آورد، چرا که تعداد بیشتر فوتون ها متناظر با انرژي بیشتر در موج نور است. مشابه هر فرآیند فیزیکی که در آن جرم ذرات تغییر نمی کند، در فرآیند گسیل القایی انرژي کل باید حفظ شود. انرژي نور، از انرژي ذخیره شده در اتم به وجود می آید و به منظور تقویت پیوسته موج نور، انرژي باید به طور پیوسته به اتمها اعمال شود.

شاید این مطالب نیز برای شما مفید باشد 

Leave a Comment

Your email address will not be published.