Jaké jsou různé typy laserů?

Existují tři typy laserů: pevné fáze, plyn a kapalina. I když všechny pracují podle stejných obecných principů, jsou diferencovány na základě média, které používají k vytvoření laserového působení.

U laserů v pevné fázi pumpuje elektrický proud elektrony do laserového média - obvykle polovodiče - vzrušující elektrony, které jsou fixovány v médiu. Vzrušené elektrony, které jsou poháněny do stavů s vyšší energií, což je stav známý jako inverze populace, se rychle rozpadají zpět do stavů s nižší energií a uvolňují přebytečnou energii jako fotony. Pečlivě umístěná zrcadla odrazí fotony, které je zasáhnou v úhlech 90 stupňů dozadu a dopředu, a následně stimulují další excitované elektrony, aby emitovaly fotony se stejnými vlnovými délkami, směry šíření a polarizacemi; toto je proces zvaný zesílení. Protože zrcadla mají nerovnoměrnou odrazivost, fotony jsou nakonec schopny uniknout a jejich výstup představuje laserovou akci.

První polovodičové lasery na bázi polovodičů byly postaveny v roce 1963. Předtím a počínaje prvním laserem, který byl postaven v roce 1958, byly polovodičové lasery založeny na izolátorech, obvykle používaly skleněné nebo křišťálové médium, jako je rubín, který čerpal jiný nelaserový světelný zdroj k dosažení inverze populace. Jak se technologie vyvíjela, lasery byly používány k čerpání jiných laserů. Pevné lasery mají řadu lékařských a průmyslových aplikací.

Plynové lasery se poprvé objevily v roce 1960. Zpočátku používaly jako médium médium hélium a neony, přičemž oxid uhličitý přichází později. V obou případech vytváří vysokonapěťový vysokofrekvenční elektrický proud elektrický výboj v trubici obsahující plyn, což vede k inverzi populace . Plynové lasery mohou také používat silnější a těkavější média jako vodík a fluor - obě se běžně vyskytují v raketovém palivu - kde spalování plynů působí jako čerpadlo. Plynové lasery jsou obecně nejvýkonnějšími lasery a často se zmiňují v souvislosti s quixotickými vojenskými aplikacemi, tzv. „Paprsky smrti“.

Kapalné lasery používají barevné sloučeniny nesené rozpouštědlem, které jsou pak čerpány z jiných zdrojů světla do bodu, kdy elektrony zaujímají vyšší energetické hladiny. Lze použít širokou škálu materiálů, včetně mědi, chrómu, barviv, kovových solí nebo dokonce jello. Při řízeném průtoku tekutiny přes čerpadlo jsou kapalinové lasery snadněji stabilizovány než jiné typy laserů, což je činí užitečnými při separaci izotopů, měření a výrobě integrovaných obvodů.