Лазер

Механизм

Лазер создает свет с помощью специальных действий с материалом, называемым "оптической средой усиления". Энергия вводится в этот материал с помощью "энергетического насоса". Это может быть электричество, другой источник света или какой-либо другой источник энергии. Под действием энергии материал переходит в так называемое возбужденное состояние. Это означает, что электроны в материале обладают дополнительной энергией, и через некоторое время они потеряют эту энергию. Когда они теряют энергию, они высвобождают фотон (частицу света). Тип используемой оптической среды усиления изменит цвет (длину волны), который будет получен. Высвобождение фотонов - это "стимулированное излучение излучения", часть лазера.

Многие вещи могут излучать свет, например, лампочка, но свет не будет организован в одном направлении и фазе. При использовании электрического поля для управления процессом создания света, этот свет будет одного вида, идущий в одном направлении. Это и есть "когерентное излучение".

В этот момент свет еще слаб. Зеркала с обеих сторон отражают свет назад и вперед, и он попадает на другие части оптического усилителя, заставляя эти части также испускать фотоны, генерируя больше света ("усиление света"). Когда вся оптическая среда усиления производит свет, это называется насыщением и создает очень сильный луч света с очень узкой длиной волны, который мы называем лазерным лучом.

Дизайн

Свет движется через среду между двумя зеркалами, которые отражают свет туда и обратно. Однако одно из зеркал лишь частично отражает свет, позволяя некоторым из них выходить наружу. Выходящий свет образует лазерный луч.

Это простая конструкция; тип используемой оптической среды усиления обычно определяет тип лазера. Это может быть кристалл, примерами могут служить рубин и гранат, изготовленные из иттрия и алюминия с примесью редкоземельного металла. Для лазера могут использоваться газы: гелий, азот, двуокись углерода, неон или другие. Большие и мощные лазеры обычно являются газовыми лазерами. Лазер на свободных электронах использует пучок электронов и может быть настроен на излучение различных цветов. Наконец, самые маленькие лазеры используют для производства света полупроводниковые диоды. Это самый многочисленный вид, используемый в электронике.

История

Альберт Эйнштейн был первым, у кого возникла идея стимулированного излучения, способного создать лазер. С этого момента многие годы были потрачены на то, чтобы проверить, работает ли эта идея. Сначала люди преуспели в создании мазеров, а затем догадались, как сделать более короткие видимые длины волн. Только в 1959 году Гордон Гулд в своей научной работе придумал название "лазер". Первый работающий лазер был собран и запущен Теодором Мейманом в Исследовательской лаборатории Хьюза в 1960 году. В это время многие люди начали работать над лазерами, и вопрос о том, кто получит патент на лазер, не был решен до 1987 года (Гулд выиграл право).

Приложения

Лазеры нашли множество применений как в повседневной жизни, так и в промышленности. Лазеры можно найти в CD- и DVD-плеерах, где они считывают код с диска, на котором хранится песня или фильм. Лазер часто используется для считывания штрих-кодов или SQR-кодов на вещах, продаваемых в магазине, чтобы идентифицировать товар и назвать его цену. Лазеры используются в медицине, особенно в глазной хирургии LASIK, где лазер используется для восстановления формы роговицы. В химии он используется в спектроскопии для идентификации материалов, чтобы узнать, из каких газов, твердых тел или жидкостей что-то состоит. Более мощные лазеры можно использовать для резки металла.

Лазеры используются для измерения расстояния Луны от Земли, отражаясь от рефлекторов, оставленных миссиями "Аполлон". Измеряя время, которое требуется свету, чтобы долететь до Луны и вернуться обратно, мы можем узнать, как далеко находится Луна.

Лазерные указки используются людьми для указания места на карте или диаграмме. Например, ими пользуются лекторы. Кроме того, многие люди любят играть с лазерными указками. Некоторые люди направляют их на самолеты. Это опасно, и во многих странах это запрещено законом. Люди были арестованы и привлечены к ответственности за это преступление.

В компьютерах в качестве устройства ввода обычно используется оптическая компьютерная мышь. Современные лазерные указки слишком большие и мощные для такого использования, поэтому в большинстве мышей для этой цели используются маленькие VCSEL'ы, или "лазеры с вертикальным резонатором, излучающие на поверхность". Эти лазеры также используются в приводах DVD, CD-ROM и голографии.