دستگاه لیزر

در پست پیش راجع به چگونگی کار فایبر لیزر صحبت کردیم و لیزر پوینتر و فیزیک لیزر را شرح دادیم که در این مقاله به ادامه توضیحات می پردازیم.

اگر فوتون ها مقدار اشتباهی از انرژی داشته باشند هیچ اتفاقی نمی افتد همان طور که قبلا گفته شد مقدار انرژی فوتون مورد نیاز بستگی به مواد استفاده شده برای تولید لیزر دارد.

زمانی که یک الکترون در یک مدار بالاتر (وضعیت بر افروخته) قرار می گیرد، در آن جا برای یک دوره زمانی باقی می ماند و سپس به طور طبیعی از decay به حالت ground بر می گردد. در این حالت انتشار انجام می شود اما برای تولید لیزر به انتشار برانگیختگی نیاز داریم و این زمانی حاصل می شود که بتوانیم با عبور دادن یک فوتون به انداره دو فوتون با فرکانس و مشخصات یکسان دست پیدا کنیم.

فرکانس ( یا رنگ) فوتون وابسته به آن مقدار انرژی است که دریافت می کند اگر همه آنها انرژی مشابه بگیرند همه یک رنگ هستند و به این معنی است که همه آنها برای یک ماده خاص هستند.

در حالت عادی ما الکترون ها را به مدار بالاتر میفرستیم و به لایه پایین باز می گردند در این شرایط اتفاق خاصی نمی ات و ما نیاز داریم که این اتفاق ادامه پیدا کند لذا روش زیر را پیشنهاد می دهیم :

اول، ما الکترونها را به مدار بالاتر هل می دهیم (ارسال می کنیم) این کار پمپاژ نامیده می شود. این از چند راه انجام می شود، اما یک روش رایج بمباران اتم ها با نور به منظور افزایش الکترون ها است.

در بیشتر موارد، الکترون در حالت ناپایدار است و به سرعت به وضعیت  پایین تر حرکت خواهد کرد. ما به یک حالت متاپایدار ( شبه پایدار) برای اهدافمان نیاز داریم. حالت شبه پایدار به این معنی است که الکترون  برای مدت کمی قبل برگشتن به حالت Ground (حالت پایه) به مدار می چسبد.

مواد لیزری یک وضعیت شبه پایدار با یک انرژی مفید دارند در مواد لیزر بعد از اینکه الکترونها را به حالت بالاتر، پمپ می کند آنها کمی پایین تر از حالت شبه پایدار برمی گردند. الان ما تعداد زیادی از الکترونهای معلق در هوا با مقدار درستی از انرژی، در حال انتظار برای دادن انرژی در قالب یک فوتون را داریم.

دوم، الان ما یک ارتش از فوتون ها داریم که در یک مرحله با یکدیگر حرکت می کنند، چیزی که شما به طور طبیعی پیدا نمی کنید. اگر در این مرحله همه فوتون ها به مواد حمله کنند، به خوبی کار نمی کند. ما احتیاج به پمپاژ برگشت الکترون داریم. بنابراین اتم ها  آماده ی بیرون ریختن فوتون ها هستند. و ما نیاز به نگهداری و فشرده سازی فوتون های تولید شده و تشویق به جلو رفتن آنها داریم، حتی بیشتر از آنهایی که قرار است خارج شده و به عنوان لیزر استفاده شوند.

ما این کار را با قرار دادن  دو آینه  در هر دو انتهای مواد انجام می دهیم. این کار باعث ایجاد laser cavity( غار لیزری ) می شود. آینه ها نور را به پشت و جلو منعکس می کنند و دربین هر دو آینه بیشتر و بیشتر فوتون ها در حال تولید هستند.

در لیزرهای ساخته شده فقط مقدار فوتون مورد نیاز از یک طرف خارج می شود، بنابراین یکی از آینه ها مقداری از فوتون ها را منعکس نمی کند. در عوض، درصد کمی از نور از آینه خارج می شود و آن پرتو لیزر ما است.