Phrionsabal na gníomhaíochta léasair: gnéithe de radaíocht léasair

Raibh an ceart an chéad phrionsabal na gníomhaíochta an léasair, atá bunaithe ar an fhisic an dlí radaíochta Planck, go teoiriciúil, Einstein i 1917. Rinne sé cur síos ar an ionsú, spontáineach agus spreagadh radaíocht leictreamaighnéadach ag baint úsáide as Comhéifeachtaí dóchúlacht (comhéifeachtaí Einstein).

Trailblazers

Ba Teodor Meyman an chéad a léiriú phrionsabal na gníomhaíochta de chuid léasair Ruby, bunaithe ar an caidéalaithe optúil ag baint úsáide as lampa flash Ruby sintéiseach Gineann, an radaíocht ag teacht le tonnfhad de 694 nm.

I 1960, eolaithe Natural Javan agus Bennett chruthaigh na Léasair chéad gásacha meascáin de sé agus Ne gáis i cóimheas de 1:10.

Sa bhliain 1962, déanann R. N. Hall chéad léasair dé-óid déanta as Gailliam arsainíd (GaAs), emitting ag tonnfhad de 850 nm. Níos déanaí sa bhliain chéanna, d'fhorbair Nick Golonyak an chéad ghineadóir leathsheoltóra chandamach an tsolais infheicthe.

An gléas agus prionsabal na Léasair

Áirítear gach córas léasair mheán gníomhach hoptúil chuirtear idir péire de scátháin comhthreomhara agus an-léiriú, ceann acu tréshoilseach, agus foinse cumhachta chun caidéalaithe é. Mar is féidir leis an meán a fháil gníomhú mar soladach, leachtach nó gás, a bhfuil an cumas chun amplify an aimplitiúid na toinne solais ag dul trí go hinmheánach le radaíocht pumpála leictreach nó optúla. Is é an tsubstaint a chuirtear idir péire de scátháin ionas go Gabhann an solas le feiceáil orthu gach uair tríd é agus, tar éis méadú suntasach bainte amach, penetrates an leath scáthán.

timpeallacht déphléacsacha

Smaoinigh ar phrionsabal na gníomhaíochta léasair a bhfuil meán ghníomhach a adaimh ach dhá leibhéal fuinnimh: E bís E ₂ agus bonn _1. Má tá na n-adamh trí aon sásra pumpála (optúla, urscaoileadh sruth leictreach nó transmittance Leictreon tuairteáil) bís go stát E _2, i roinnt nanashoicindí fhilleann siad ar an staid bhunúsach, radiating fótón fuinnimh hν = E ₂ - E _1. Dar leis an teoiric Einstein, tá an astaíocht a tháirgtear ar dhá bhealach éagsúla: mbeidh sí a tharlódh de bharr fótón, nó a bhfuil sé spontáineach. Sa chéad chás, a tharlaíonn astaíochtaí spreagadh agus an dara - spontáineach. Ag cothromaíochta teirmeach, is é an dóchúlacht astú spreagtha i bhfad níos ísle ná an spontáineach (1:10 ^33), ionas go mbeidh an chuid is mó foinsí solais traidisiúnta incoherent, agus léasaithe féidir sa coinníollacha seachas cothromaíochta teirmeach.

Fiú amháin le córais an-láidir pumpála daonra leibhéal Is féidir a dhéanamh ach comhionann. Dá bhrí sin, a bhaint amach an inbhéartú daonra nó modh pumpála optúla eile a éilíonn córas trí agus ceithre leibhéal.

Córas il-leibhéil

Cad é an prionsabal an léasair trí-leibhéal? caidéil ionradaíochta an tsolais dian ar mhinicíocht ν ₀₂ suas le líon mór na n-adamh ón leibhéal fuinnimh is ísle E ₀ agus E ₂ den uachtair. aistriú Radiationless leis na hadaimh E ₂ go E ₁ bunaítear inbhéartaithe daonra idir E ₁ agus E _0, a bhfuil féidir ach amháin i gcleachtas nuair a bhíonn na hadaimh ar feadh i bhfad i stát E metastable _1, agus an t-aistriú ón E ₁ go E ₂ tharlaíonn go tapa. Is é an prionsabal oibríochta an léasair trí-leibhéal sna coinníollacha, ionas go mbeidh idir E ₀ agus E _1, is é an inbhéartú duine bainte amach agus tá sé amplified fuinneamh fótón E ₁ -G ₀ astaíochta spreagadh. D'fhéadfadh leibhéal E Leithne ₂ cur leis an raon ionsú tonnfhad a caidéil níos éifeachtaí, mar thoradh ar an bhfás ar an astaíocht spreagadh.

Trí leibhéal Éilíonn an córas cumhacht pumpála an-ard ó leibhéal níos ísle, a bhfuil baint acu leis an ghlúin, tá sé bonn. Sa chás seo, d'fhonn a inbhéartú daonra tarlaithe do na stát E ₁ a phumpáil níos mó ná leath de líon iomlán na n-adamh. Sa chás seo, tá an fuinneamh amú. Is féidir leis an chumhacht caidéil a laghdú go mór mura bhfuil an leibhéal léasaithe níos ísle ar an bonn, a éilíonn ar a laghad córas ceithre-leibhéal.

Ag brath ar chineál na substainte gníomhaí, an Léasair a rangú i dtrí chatagóir bhunúsach, eadhon soladacha, leachta agus gáis. Ó 1958, nuair a tugadh faoi deara an chéad ghlúin i gcriostal Ruby, eolaithe agus taighdeoirí a bhfuil staidéar déanta ar réimse leathan d'ábhair i ngach catagóir.

léasair soladach-stáit

Tá an oibríocht bunaithe ar an úsáid a bhaint as meán gníomhach atá déanta ag cur le criostail laitíse aistriú miotail inslithe (Ti ^3, Cr ^3, V ^2, Co ^2, Ni ^2, Fe ^2, agus mar sin de. D.) , iain tearc (Ce ^3, Pr ^3, Nd ^3, Pm ^3, Sm ^2, AE ^{+ 2, + 3,} Tb ^3, Dy ^3, Ho ^3, Er ^3, YB ³ , et al.), agus na achtainídí nós U ^+3. Na leibhéil fuinnimh na hiain atá freagrach ach amháin don ghlúin. Airíonna fisiceacha an t-ábhar bonn, ar nós seoltacht theirmigh a tháirgeadh agus leathnú teirmeach atá tábhachtach ó thaobh oibriú éifeachtúil an léasair. Suíomh laitíse na n-adamh timpeall ar ian dópáilte athraíonn a leibhéil fuinnimh. faid éagsúla de ghiniúint tonn sa mheán gníomhach atá bainte amach ag dópáil ábhair éagsúla san ian céanna.

léasair holmium

Is sampla de léasair soladach-stáit gineadóir chandamach, wherein ionad hoilmiam adamh an t-ábhar bonn an laitís criostail. Ho: Tá YAG cheann de na hábhair is fearr léasaithe. Is é an prionsabal oibríochta an léasair holmium sin gairnéad alúmanam itriam dópáilte le hiain holmium, hoptúil pumped ag lampa flash agus astaíonn ag tonnfhad de 2097 nm sa réimse infridhearg absorbed go maith ag na fíocháin. Bain úsáid as an léasair le haghaidh oibríochtaí ar an joints, cóireáil fiaclóireachta, a vaporize cealla ailse, duáin agus gallstones.

A gineadóir leathsheoltóra chandamach

Tá Léasair go maith Quantum saor, a cheadú olltáirgeadh agus go bhfuil siad éasca Inscálaithe. Tá an prionsabal oibríochta an léasair leathsheoltóra bunaithe ar an úsáid a bhaint cumar pn-dé-óid, a chuireann ar solas de tonnfhad áirithe ag an recombination an iompróra ag claonadh dearfach, cosúil le soilse. Faoi stiúir astaíonn go spontáineach agus dé-óidí léasair - compulsively. Chun an inbhéartú coinníoll daonra a chomhlíonadh, ba cheart don reathaTá oibriúcháin thar thairseach. Tá an meán gníomhach i dé-óid leathsheoltóra d'fhonn an limistéar nasc na sraitheanna dhá-thoiseach.

Is é an prionsabal oibriú an gcineál seo léasair sin chun ascaluithe aon scáthán seachtracha ag teastáil a choimeád ar bun. An cumas machnamhach, a cruthaíodh mar gheall ar an innéacs refractive sraitheanna agus frithchaitheamh inmheánach ar an meán atá gníomhach, is leor chun na críche sin. Na dromchlaí deiridh cleave diodes a sholáthraíonn dromchlaí a léiríonn comhthreomhar.

Is é an cumaisc déanta ag an t-ábhar leathsheoltóra den chineál céanna a dtugtar homojunction, arna bunú ag nascadh dhá éagsúla - heterojunction.

Leathsheoltóirí p agus n cineál le dlús ard de iompróirí foirm p-n-acomhal le an-tanaí (≈1 mm) ciseal ídithe.

léasair gáis

Mar gheall ar an prionsabal oibriú agus a úsáid an gcineál seo léasair féidir le feistí d'acmhainn beagnach aon (ó milliwatts go meigeavata) agus tonnfhaid a chruthú (ó ultraivialait go infridhearg) agus is féidir oibriú i modhanna pulsed agus leanúnach. Bunaithe ar an nádúr an meáin gníomhach, tá trí chineál de Léasair gáis, is é sin adamhach, ianach agus móilíneach.

An chuid is mó Léasair gáis phumpáil ag díluchtúcháin leictreacha. Na leictreoin sa fheadáin scaoilte luathaítear an réimse leictrigh idir na leictreoidí. collide siad le hadaimh, hiain nó móilíní de meán gníomhach agus d'fhéadfadh aistriú go dtí leibhéil fuinnimh níos airde a bhaint amach ar staid inbhéartaithe daonra agus astú spreagtha.

léasair mhóilíneach

Is é an prionsabal na gníomhaíochta léasair atá bunaithe ar an bhfíric go bhfuil, murab ionann agus na n-adamh scoite amach agus iain in Léasair adamhach agus ian acu móilíní bannaí fuinnimh leathan leibhéil fuinnimh scoite. Lena chois sin, tá líon mór de na leibhéil vibrational, agus iad siúd a seal gach leibhéal fuinnimh leictreoin - cúpla rothlach.

Is é an fuinneamh idir na leibhéil fuinnimh leictreoin san UV agus infheicthe réigiúin an speictrim, agus idir na leibhéil vibrational-rothlach - sna réigiúin bhfad agus in aice infridhearg. Dá bhrí sin, an chuid is mó de na Léasair mhóilíneach ag obair i réigiúin i bhfad i gcéin nó in aice-infridhearg.

Léasair excimer

Tá Excimers móilín nós CSC, KrF, XeCl, atá roinnte stát talamh cobhsaí agus an chéad leibhéal. An prionsabal oibríochta an léasair eile. Go tipiciúil, is é an uimhir sa bhunstaid na móilíní beag, mar sin nach bhfuil an t-caidéalaithe díreach ón stát talamh agus is féidir. Na móilíní déanta sa chéad stát leictreonach sceitimíní ag cumaisc a bhfuil hailídí fuinnimh ard le triathgháis. Tá an inbhéartú duine bainte amach go héasca ós rud é líon na móilíní ag leibhéal bunúsach ró-íseal, i gcomparáid leis an excited. Phrionsabal na gníomhaíochta léasair, i mbeagán focal, a aistriú ó stát atá faoi cheangal leictreonach sceitimíní ar dissociative talamh stáit. Is é an daonra an stáit talamh i gcónaí ag leibhéal íseal, mar gheall ag an bpointe seo an móilín dealófar i adaimh.

Is éard atá sa gairis agus Léasair bprionsabal sa mhéid is go bhfuil an t-fheadáin scaoilte líonadh le meascán de hailíd (F ₂₎ agus gáis annamh (Ar). Na leictreoin ann dealófar agus ionize na móilíní hailíd agus iain dhiúltacha a chruthú. iain dearfacha Ar ⁺ agus diúltacha F ^- imoibríonn agus a tháirgeadh móilíní CSF sa chéad stát corraithe a bhaineann leis an trasdul i ndiaidh an ruaigeadh bonn stáit agus giniúint na radaíochta comhleanúnach. léasair excimer, trí phrionsabal na gníomhaíochta agus úsáid a bhfuilimid ag smaoineamh anois, d'fhéadfaí a úsáid chun caidéalaithe an meán gníomhach an dath.

léasair leacht

I gcomparáid le solaid, leachtanna tá níos aonchineálaí agus a bhfuil dlús níos airde de adaimh atá gníomhach, i gcomparáid le gáis. Chomh maith leis sin, nach bhfuil siad deacair a thabhairt ar aird, a cheadú diomailt teasa éasca agus is féidir a chur in ionad go héasca. Is é an prionsabal na gníomhaíochta an léasair úsáid mar mheán a fháil de lí orgánach, ar nós DCM (4-dicyanomethylene-2-meitil-6-p- dimethylaminostyryl-4H-pyran), rhodamine, styryl, LDS, cúmairin, stilbene, agus a leithéidí. D ., tuaslagtha i tuaslagóir oiriúnach. Tá réiteach ar na móilíní lí bís trí radaíocht a bhfuil a tonnfhad Tá comhéifeacht ionsú maith. Phrionsabal na gníomhaíochta léasair, i mbeagán focal, a ghiniúint ag tonnfhad níos faide, ar a dtugtar fluaraiseachta. An difríocht idir an fuinneamh a shú agus fótóin astaithe úsáid as haistrithe fuinnimh nonradiative agus téann an gcóras.

Níos Leithne banna fhluaraiseacht Léasair leachtach Tá gné uathúil - tonnfhad thiúnta. Tá an prionsabal oibriú agus a úsáid den chineál seo mar léasair tunable agus an foinse solais comhleanúnach, ag éirí níos tábhachtaí i speictreascópacht, holography, agus in iarratais bithleighis.

Le déanaí, tá léasair a úsáideadh a lí do deighilte iseatóp. Sa chás seo, an léasair spreagfaidh go roghnach ar cheann acu, leideanna thosú imoibriú ceimiceach.