Какие существуют типы лазеров?

Существует три типа лазеров: твердотельные, газовые и жидкие. Хотя все они работают в соответствии с одними и теми же общими принципами, они дифференцируются на основе среды, которую они используют для создания лазерного воздействия.

В твердотельных лазерах электрический ток накачивает электроны в лазерную среду - обычно полупроводник - возбуждающие электроны, которые фиксируются в среде. Приводимые в состояния с более высокой энергией, состояние, известное как инверсия населенности, возбужденные электроны быстро распадаются в состояния с более низкой энергией, выделяя избыточную энергию в виде фотонов. Тщательно расположенные зеркала отражают фотоны, ударяя их под углом 90 градусов назад и вперед, в свою очередь стимулируя другие возбужденные электроны испускать фотоны с одинаковыми длинами волн, направлениями распространения и поляризацией; этот процесс называется усилением. Поскольку зеркала имеют неодинаковую отражательную способность, фотоны в конечном итоге могут вырваться, и их выход составляет лазерное воздействие.

Первые твердотельные лазеры на полупроводниковой основе были построены в 1963 году. До этого и начиная с первого лазера, построенного в 1958 году, твердотельные лазеры были основаны на изоляторе, как правило, с использованием стеклянной или кристаллической среды, такой как рубин, которая накачивалась другим не лазерный источник света для достижения инверсии населения. По мере развития технологии лазеры использовались для накачки других лазеров. Твердотельные лазеры имеют множество медицинских и промышленных применений.

Газовые лазеры впервые появились в 1960 году. Первоначально они использовали смесь гелия и неона в качестве среды, а углекислый газ появился позже. В обоих случаях высокочастотный электрический ток высокого напряжения создает электрический разряд в трубе, содержащей газ, что приводит к инверсии населения . Газовые лазеры также могут использовать более мощные и летучие среды, такие как водород и фтор - оба обычно встречаются в ракетном топливе - где сгорание газов действует как насос. Газовые лазеры, как правило, являются наиболее мощными лазерами и часто упоминаются в связи с военными приложениями, так называемыми «лучами смерти».

В жидких лазерах используются окрашенные соединения, переносимые растворителем, которые затем прокачиваются через другие источники света до точки, где электроны занимают более высокие энергетические уровни. Можно использовать широкий спектр материалов, включая медь, хром, красители, соли металлов или даже желе. Благодаря контролируемому потоку жидкости, проходящему через насос, жидкие лазеры легче стабилизируются, чем лазеры других типов, что делает их полезными для разделения изотопов, измерения и изготовления интегральных схем.