Anglais 
日本語 
한국어 
français 
Deutsch 
Español 
italiano 
русский 
português 
Türkçe 
العربية
Qu'est-ce que tu cherches?
LaserEst une grande invention au 20ème siècle, et il est appelé le couteau le plus rapide, la règle la plus précise et la lumière la plus brillante. Le laser (amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement), qui signifie amplification de la lumière par rayonnement stimulé, décrit le principe deGénération laser. Ensuite, regardons comment le laser est produit.
La théorie du rayonnement stimulé est la base de la génération de laser, qui a été avancée par Einstein en 1917. Il y a 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 d'énergie 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 saute 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 même 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 de la lumière laser. L'élément optique à l'extrémité gauche de la cavité résonnante est appelé le coupleur de sortie, ce qui équivaut à une surface réfléchissante avec une certaine transmittance, et est la sortie du laser dans la cavité résonnante.
Généralement, le rayonnement stimulé est si faible qu'il est même difficile à observer, et encore moins à 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 inférieure S1 est bien supérieur au nombre de particules N2 dans l'état d'énergie supérieur 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. Actuellement, 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 le laser colorant comme exemple, cet article présente comment réaliser l'inversion du nombre de particules. Le milieu 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 singulet S0 et S1. Ces deux énergies
Les bandes sont composées de nombreux niveaux d'énergie de rotation et de vibration, qui peuvent être considérés comme continus en raison de l'élargissement des collisions en solution. Dans le processus de génération laser, les molécules de colorant sont irradiées par la lumière de la pompe pour passer du niveau d'énergie inférieur de la bande S0 à la bande S1, puis transition rapide vers le niveau d'énergie inférieur de S1 par non-rayonnement, 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 pompe, un grand nombre de molécules sont excités à l'état d'énergie supérieure S2, de sorte que l'inversion de population peut être réalisée. En même temps que la génération de laser, les molécules de colorant croisent entre les systèmes de génération de bande S1, pénètrent dans le système de triplet avec une longue durée de vie en T1 et quittent le cycle de transition laser, ce qui affecte l'efficacité du laser. Par conséquent, lorsque le laser de colorant fonctionne, il estNécessaire pour 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 milieu de gain laser et le mode de pompage déterminent quels photons de bande de longueur d'onde peuvent être amplifiés. Des milieux de gain tels que le laser à gaz, le laser excimère et le laser Nd:YAG, qui ont des niveaux d'énergie clairsemés et une distribution d'énergie étroite, produisent naturellement un laser avec une largeur de ligne étroite. Deuxièmement, la monochromaticité du laser peut être ajustée par la cavité résonnante. S'il est nécessaire de produire un laser avec une bonne monochromaticité, il est nécessaire de régler l'atténuation de différentes composantes spectrales dans la cavité résonnante pour amplifier des composantes spectrales spécifiques.
