Laserraren osaera eta aplikazioa

Laserra laserra igor dezakeen gailua da. Lan egiteko bitartekoaren arabera, laserrak lau kategoriatan bana daitezke: gas laserra, laser solidoak, erdieroaleak eta tindagai laserrak. Azkenaldian, doako elektroi laserrak garatu dira. Potentzia handiko laserrak pultsatuak izan ohi dira. Irteera.

Laserraren lan printzipioa:
Doako elektroi laserrak izan ezik, hainbat laserrek dituzten oinarrizko printzipioak berdinak dira. Laser-sorkuntzarako ezinbesteko baldintzak biztanleriaren inbertsioa eta galera baino irabazi handiagoa dira; beraz, gailuko ezinbesteko osagaiak kitzikapen (edo ponpaketa) iturria eta energia metastagarri maila duten lan-ingurunea dira. Kitzikapenak esan nahi du lan-ingurunea kitzikatutako egoerara hunkitzen dela kanpoko energia xurgatu ondoren, biztanleriaren alderantzikapena gauzatzeko eta mantentzeko baldintzak sortuz. Kitzikapen metodoen artean kitzikapen optikoa, kitzikapen elektrikoa, kitzikapen kimikoa eta energia nuklearraren kitzikapena daude.
Lan egiteko bitartekoaren energia metastable mailak estimulatutako erradiazioa nagusitzen du eta horrela anplifikazio optikoa lortzen da. Laserretan ohiko osagaien artean erresonantzia-barrunbea dago, baina erresonantzia-barrutia (ikus erresonantzia-barrunbe optikoa) ez da ezinbesteko osagaia. Barrunbe erresonanteak barrunbeko fotoiek maiztasun, fase eta martxan jartzeko norabide bera izan dezakete, laserrak noranzko eta koherentzia onak izan ditzan. Gainera, lan egiteko materialaren luzera ondo laburtu dezake, eta sortutako laserraren modua ere doitu dezake erresonantzia barrunbearen luzera aldatuz (hau da, modua hautatzea), beraz, orokorrean laserrek erresonantzia barrunbeak dituzte.

Laserra, oro har, hiru zatiz osatuta dago:
1. Laneko substantzia: laserraren muinean, energia mailaren trantsizioa lor dezakeen substantzia soilik erabil daiteke laserraren laneko substantzia gisa.
2. Energia bultzatzea: bere funtzioa lantzen ari den materiari energia ematea da eta atomoak energia baxuko mailatik kanpoko energiaren maila altuko energiara kitzikatzea da. Normalean argi energia, energia termikoa, energia elektrikoa, energia kimikoa eta abar egon daitezke.
3. Barrunbe erresonante optikoa: lehen funtzioa laneko substantziaren erradiazio estimulatuak etengabe jarraitzea da; bigarrena fotoiak etengabe azeleratzea da; hirugarrena laser irteeraren norabidea mugatzea da. Erresonantzia optikoko barrunberik errazena helio-neon laser baten bi muturretan jarritako bi ispilu paralelok osatzen dute. Neon atomo batzuk biztanleriaren inbertsioa lortu duten bi energia mailen artean trantsizioak egiten dituztenean eta laserrak noranzkoarekin paraleloan fotoiak irradiatzen dituztenean, fotoi horiek ispilu bi ispiluen artean islatuko dira, horrela erradiazio estimulatua etengabe eraginez. Oso argi laser bizkorra sortzen da oso azkar.

Laserrak igorritako argiaren kalitatea purua da eta espektroa egonkorra da, modu askotan erabil daitekeena:
Ruby laserra: jatorrizko laserra zen rubina distiratsua den bonbilla batek kitzikatzen zuela, eta sortutako laserra "pultsuko laser" bat zen, izpi jarrai eta egonkorra baino. Laser honek sortutako argiaren abiaduraren kalitatea funtsean orain erabiltzen ari garen laser diodoak sortutako laserretik desberdina da. Nanosegundo batzuk irauten duen argi igorpen bizia hau oso egokia da erraz mugitzen diren objektuak, hala nola, pertsonen erretratu holografikoak harrapatzeko. Laser bidezko lehen erretratua 1967an jaio zen. Ruby laserrek rubi garestiak behar dituzte eta argi pultsu laburrak bakarrik sor ditzakete.

He-Ne laserra: 1960an, Ali Javan, William R. Brennet Jr. eta Donald Herriot zientzialariek He-Ne laserra diseinatu zuten. Hau lehen gas laserra da. Laser mota hau argazkilari holografikoek erabili ohi dute. Bi abantaila: 1. Laser irteera jarraia ekoiztea; 2. Ez behar duzu bonbillarik argi kitzikatzeko, baina kitzikatu gas elektrikoa erabili.

Laser diodoa: laser diodoa laser gehien erabiltzen denetako bat da. Argia igortzeko diodoaren PN junturaren bi aldeetako elektroien eta zuloen konbinazio espontaneoa fenomenoari igorpen espontaneoa deritzo. Erradiazio espontaneoak sortutako fotoia erdieroaletik igarotzen denean, igorritako elektroi-zulo bikotearen ingurura igarotzen denean, biak kitzika ditzake birkonbinatu eta fotoi berriak ekoizteko. Fotoi horrek kitzikatutako eramaileek fotoi berriak birkonbinatu eta igortzera bultzatzen ditu. Fenomenoari igorpen estimulatua deritzo.

Injektatutako korrontea nahikoa handia bada, oreka termikoaren egoeraren aurkako eramaile-banaketa eratuko da, hau da, populazioaren inbertsioa. Geruza aktiboaren garraiatzaileak inbertsio ugari daudenean, bat-bateko erradiazio kopuru txikiak induzitutako erradiazioa sortzen du erresonantzia barrunbearen bi muturren elkarren islapenaren ondorioz, maiztasun selektiboaren erresonantzia positiboa duen feedback positiboa lortuz edo zenbait maiztasun. Irabaziak xurgapen galera baino handiagoa denean, argi koherente bat espektro lerro onekin-laser argia igor daiteke PN juntagailutik. Laser diodoaren asmakuntzak laser aplikazioak azkar ezagutzera ematea ahalbidetzen du. Etengabe garatzen eta ezagutzera ematen ari dira hainbat informazio mota eskaneatzea, zuntz optikoko komunikazioak, laser bidezko hedapena, lidar, laser diskoak, laser erakusleak, supermerkatuen bildumak eta abar.