Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2022-06-23 origine:Propulsé
Laserest une grande invention au 20e siècle, et il est appelé le couteau le plus rapide, le souverain le plus précis et la lumière la plus brillante. Laser (amplification lumineuse par émission stimulée du rayonnement), ce qui signifie une amplification de la lumière du rayonnement stimulé, décrit le principe degénération de laser. Ensuite, jetons un coup d'œil à la façon dont le laser est produit.
La théorie du rayonnement stimulé est la base de la génération laser, qui a été proposée par Einstein en 1917. Il existe deux niveaux d'énergie S1 et S2 dans le milieu de gain laser, qui correspondent à l'état d'énergie inférieure et à l'état énergétique supérieur
de la transition laser respectivement. La différence d'énergie E2 - E1 entre eux est égale à Hν. Lorsque le système est au niveau d'énergie S1 et irradié par des photons avec de l'énergie Hν, il a une certaine probabilité d'absorber les photons et de passer au niveau d'énergie S2. Ce processus est appelé absorption stimulée. Lorsque le système est au niveau d'énergie S2, il y a une certaine probabilité qu'il passe au niveau d'énergie S1 et libère le photon fluorescent hν. Ce processus est appelé émission spontanée. Si le système est au niveau d'énergie S2 et irradié par Hν, il a une certaine probabilité de libérer un photon avec la même fréquence, la même phase 1 et la direction de propagation que le photon incident. Ce processus est appelé rayonnement stimulé. Si un tel milieu de gain contenant un grand nombre de molécules au niveau d'énergie S2 est placé entre deux miroirs parallèles opposés, certains photons de fluorescence perpendiculaires aux miroirs peuvent être amplifiés par un rayonnement stimulé pour former une oscillation auto-excitée, émettant ainsi la lumière laser. L'élément optique à l'extrémité gauche de la cavité résonante est appelé le coupleur de sortie, qui équivaut à une surface réfléchissante avec une certaine transmittance, et est la sortie du laser dans la cavité résonante.
Généralement, le rayonnement stimulé est si faible qu'il est même difficile à observer, et encore moins l'utiliser pour générer du laser. Lorsqu'une substance est en équilibre thermique, la distribution des molécules dans les niveaux d'énergie obéit à la distribution de Boltzmann. Le nombre de particules N1 dans l'état d'énergie inférieur S1 est bien supérieur au nombre de particules N2 dans l'état d'énergie supérieure S2, et l'absorption des photons Hν est bien supérieure à celle du rayonnement stimulé, il est donc impossible de réaliser des signaux optiques macroscopiquement. La clé de la génération laser réside dans l'inversion du nombre de particules, de sorte que n2> n1. À l'heure actuelle, lorsque le laser fonctionne, il est nécessaire d'adopter une méthode d'excitation (pompage) appropriée pour réaliser l'inversion du nombre de particules à un niveau d'énergie spécifique.
Prenant l'exemple du laser de colorant, cet article présente comment réaliser l'inversion du nombre de particules. Le moyen de gain du laser est une solution de colorant organique. Les colorants couramment utilisés comprennent la coumarine dans les bandes bleues et violettes, la rhodamine dans les bandes rouges et jaunes, etc. La transition laser des colorants organiques se produit principalement dans les bandes d'énergie des états singulets S0 et S1. Ces deux énergies
Les bandes sont composées de nombreux niveaux d'énergie rotationnelle et vibratoire, qui peuvent être considérés comme continus en raison de l'élargissement des collisions en solution. Dans le processus de génération du laser, les molécules de colorant sont irradiées par la lumière de la pompe pour passer du niveau d'énergie inférieur de la bande S0 vers la bande S1, puis transitionr rapidement vers le niveau d'énergie inférieur de S1 par le biais de non-rayon, c'est-à-dire, c'est-à-dire, L'état d'énergie supérieure de la transition laser. Dans la transition laser, les molécules passent au niveau d'énergie spécifié dans la bande d'énergie S0 et libèrent des photons, puis passent rapidement au niveau d'énergie inférieur de la bande d'énergie S0. Parce que l'état d'énergie supérieure S2 de la transition laser a une longue durée de vie, tandis que la durée de vie de S1 est très courte, et sous l'action de la lumière de la pompe, un grand nombre de molécules sont excitées à l'état d'énergie supérieure S2, de sorte que l'inversion de la population peut être réalisé. En même temps de la génération du laser, les molécules de teinture se croisent entre les systèmes de génération de bande S1, entrent dans le système triplet avec une longue durée de vie en T1 et quittent le cycle de transition laser, qui affecte l'efficacité du laser. Par conséquent, lorsque le laser de colorant fonctionne, il est nécessaire de recycler la solution de colorant.
De nombreux lasers ont une bonne monochromaticité, c'est-à-dire que la bande passante spectrale de la lumière de sortie est étroite. Que le spectre de sortie du laser soit étroit ou non est lié aux facteurs suivants. Tout d'abord, le moyen de gain laser et le mode de pompage déterminent quels photons de bande d'onde peuvent être amplifiés. Des milieux de gain tels que le laser à gaz, le laser Excimer et le laser ND: YAG, qui ont des niveaux d'énergie clairsemés et une distribution d'énergie étroite, produisent naturellement du laser avec une largeur de ligne étroite. Deuxièmement, la monochromaticité du laser peut être ajustée par la cavité résonante. S'il est nécessaire de produire du laser avec une bonne monochromaticité, il est nécessaire de définir l'atténuation de différents composants spectraux dans la cavité résonante pour amplifier des composants spectraux spécifiques.
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