A lézerek előnyei
A LÉZEREK ELŐNYEI
A lézerek mint sugárforrások a következő előnyökkel járnak:
1) a lézerek nagyon monokromatikus koherens sugárzást produkálnak.
Emlékezzünk vissza, hogy a sugárzás monokromatikussága és koherenciája összefügg egymással. Ha ugyanazon a hullámon két vonat érkezik egy adott pontra
frekvencia és a polarizáció síkja, majd egy rövid ideig, amíg ezen a ponton két hullámban, felvehetik koherens, mert ez idő alatt az eredménye, hogy interferencia nem fog változni. Összefüggéstelen az ilyen korlátozott hullámsorozat tükrözi az a tény, hogy a következő intervallumokban keresztül ugyanazon a ponton már más vonatok hullámok egy fáziskülönbség, és így egy másik eredménye beavatkozás. Ezért, minél hosszabb a hullámvasút, annál hosszabb időn keresztül koherensek lesznek. Az abszolút hosszú, azaz harmonikus, hullámok teljesen koherensek lesznek. Másrészt a rövid hullámú vonatok nem monokromatikusak; ha bomlanak harmonikus komponensek megkapjuk spektrum széles vonal, amely egy folytonos frekvenciatartományon nagyobb, mint a rövid hullámok. A hosszú hullámú vonatok kicsiek és ezért többszínűek. Így minél nagyobb a sugárzás koherenciája (vagyis hosszabb, mint a kibocsátott hullámok vonala), annál inkább monokromatikus a sugárzás; A végtelen harmonikus hullám ideálisan koherens és egyidejűleg tökéletesen monokromatikus. Ezért minden olyan eszköz, amely (javítja) sugárzás koherencia, szintén hozzájárul ehhez a monokromatikus sugárzást (gyakoriságának csökkentésére variáció a spektrális vonalak). Megjegyzés az úton, hogy impulzuslézeres működését, ha az elektromágneses hullám megszakad, a kibocsátása egy kevésbé koherens, mint folyamatos üzemmódban;
2) a lézersugárzás ereje nagyon magas. Például, ha egy rubin rúd energiát kapott egy lámpából, amikor impulzusos szivattyúzást és villanást érez a sugárzási fluxus számára, egyenlő lenne
A lencsék segítségével a sugárzás egy kis területre összpontosítható, és óriási teljesítménykoncentrációkat érhet el rajta; például ha a fókuszpont átmérője egyenlő
Ezzel a hatalomkoncentrációval (energiavilágítás) szinte pillanatnyi folyamatokat lehet előállítani különböző testekben. Azonban nem szabad elfelejteni, hogy az energia, amely a lézer emisszió még kicsi, így a folyamatok igényelnek magas energiaárak, nem lehet elvégezni a sugárzással, nem tartalmaz ez az energia, nem számít, milyen nagy sugárzási fluxus vagy teljesítmény-koncentráció a területen, vagy kötet. Nyilvánvaló, hogy a szükséges energia nyerhető a méreteinek növelésével a lézer, ismétlődő impulzus kibocsátása a sugárzó energia egy nagyfrekvenciás, vagy segítségével egy folyamatos lézer. Így a lézer működik
Eszközként, amely kívülrõl érkezik és időben elszórva energiát;
3) a lézerhullám elektromos és mágneses mezői nagyon magasak. Ha például egy napfényben, majd egy közepes teljesítményű lézer sugárzásában, az intenzitás eléri a tíz-száz kiló / centimétert. A számítás az alábbiak szerint történik: feltételezzük, hogy a keresztmetszettel és a hatalommal rendelkező sugárzás fluxusa a c) idõ alatt elhagyja a rubinrudat. A kötet (c a fénysebesség) tartalmaz energiát. Az energia sűrűsége az elektromágneses hullámban
Következésképpen a lézersugár képes nagy villamos és mágneses térerősséget igénylő folyamatok elvégzésére;
4) a lézerek emissziójának iránya nagyon pontos lehet (a gerenda szögeltérése nagyon kicsi).
Ha a lézer tükrök szigorúan párhuzamosak, akkor a lézersugár síkhullám lesz. Ennek a hullámnak a diffúziója egy átmérőjű kör alakú lyukon (rubin rúd vége) szögbeli eltérést biztosít az Airy foltnak (lásd az 5. bekezdést)
Amikor rad, vagy körülbelül 0,75 m Ha használjuk két lencse (ábra. IV.98), lehetőség van arra, hogy növelje a lézersugár átmérője 10-szer, és így a széttartási szöge a sorrendben néhány másodpercig. A lézersugárzás ilyen irányúságával a Holdon kialakított folt sugara lenne
Megjegyezzük, hogy amikor rövid hullámú rádióhullámokat, például cm-t használunk, ilyen dimenziót kapunk, egy kb.
5) a lézersugárzás energiaszimmunitásának spektrális sűrűsége jóval nagyobb, mint a spontán emisszió megfelelő sűrűsége, valamint ugyanazon hőmérsékletű hősugárzás. Például egy rubin- lézerben a króm atomok olyan hullámot bocsátanak ki, amely egyenlő a spontán átmenetekkel a lézer üzemmódban
Következésképpen a spektrális vonal ugyanazon ereje a lézer üzemmódban 270-szer kisebb hullámhossz-intervallumon belül esik, mint a spontán emisszióban; ezért a lézerspektrum vonalának fényereje annyiszor nagyobb lesz.
Ha a lézerberendezést koherens sugárzás létrehozására tervezték, akkor annak minősége az incoherens hullámok tartalmából becsülhető ebben a sugárzásban. A kényszerített átmenetek mellett spontán átmenetek lépnek fel a lézer aktív közegében. A spontán átmenetek hányadát képező sugárzásnak az a része, amely összefüggésbe hozható, és a fő koherens sugárzás interferenciájának kell tekinteni; a sugárzásnak ezt a részét zajnak nevezik (a rádiókészülékben alkalmazott kifejezés). A koherens fényforrás jellemzője a zajos intenzitás és a "rendezett" koherens sugárzás intenzitása. Ebből a szempontból a termikus fényforrások széles spektrumú zajgenerátorok. Az elektromágneses hullámok rádió-technikai generátorai alacsony zajszinttel rendelkeznek, aminek eredményeképpen széles körű információk továbbíthatók ezen hullámok modulálásával és demodulációjával;
6) a különböző "aktív" anyagokat alkalmazó lézerek hatékonysága nagymértékben változik: a százalékos frakcióktól a 100% -ot megközelítő értékekig.
A hélium és neon gázlézer hatékonysága nagyon kicsi (kb. 1%). A nagyobb K. N. D. (10%) kapunk, a gáz lézer, keverékét tartalmazó szén-dioxid és a nitrogén (néha kis mennyiségű hélium). A gáz az úgynevezett villamos kisülés, amelyben az energia az elektronok elegendő átalakítani a nitrogén molekulák alacsonyabb vibrációs szintet, azonban a nitrogén-atomok közötti átmenet ezen a szinten az elsődleges a foton emissziós van tiltva (nagyon alacsony valószínűsége megvalósítás), de sugárzásmentes energia átvitelét a molekula termikus ütközések; ezt az átvitelt megkönnyíti az a tény, hogy az energia kis mértékben eltér a molekulák gerjesztéséhez szükséges energiától a "lézer szintig". A molekulák más, alacsonyabb energiaszinten vannak; Fontos, hogy azok megjelent lényegesen gyorsabb, mint a szint El (összeütközés következtében a gerjesztett molekulák, valamint átállás a gerjesztő energia hővé). Így a molekulákban a felsőbb szintek (beleértve a fő szintet) tele vannak az alacsonyabb szintekkel összehasonlítva, ami lehetővé teszi a lézeres hatás megjelenését. A szén-dioxid-lézerek nagy előnye (a nagy hatékonyság mellett) a nagy teljesítmény elérésének lehetősége.
A félvezető lézerek teljesítménye közel 100%. Ez különösen hasznos a használó eszköz miniatűr lézerek (félvezető lézerek aktív rétegének vastagsága néhány mikron, és a kristály lehet méretei a sorrendben hátránya félvezető lézerek, összehasonlítva a gáz nagy „elmosódást” a spektrális vonalak. Még ha (megszüntetésére „zaj ") Helyezze a lézert a gallium-arzenidre be
egy termosztát folyékony nitrogénhőmérsékletű, majd az általa kibocsátott vonal szélessége szélén elmosódik a gáz lézerekben, ez az érték sokkal kisebb és kisebb).