Laserul

Laserul

Prezentare generala-formarea undei laser ;principiu de functionare;

-conditia de prag-conditia laser ;

-emitator laser ;

-factorul de calitate Q ;

Proprietatile radiatiei laser :

-coerenta spatiala ;

-coerenta temporala ;

-intensitatea undei laser ;

-pulsuri ultrascurte;

Tipuri de laseri:

-cu mediu activ solid dielectric ;

-cu gaz ;

-cu mediu activ lichid ;

-cu semiconductori;

-chimici;

“Light amplification by stimulated emission of radiation”-“amplificarea luminii prin emisia stimulata a radiatiei”este o instalatie pentru genrarea si amplificarea radiatiei electromagnetice din domeniul vizibil, bazata pe fenomenul de emisie stimulata a radiatiei.Produce un fascicol monocromatic paralel, coerent si foarte intens.

Daca emisia stimulata este provocata de o radiatie exterioara, aceasta va fi puternic amplificata, laserul functionand ca amplificatory cuantic de radiatie; daca emisia stimulata este declansata de primii fotoni emisi spontan in interiorul cavitatii, laserul functioneaza ca generator cuantic de radiatie.

Un dispozitiv laser este construit din doua sisteme fizice in interactie: campul electromagnetic dintr-o cavitate rezonanta, respectiv dintr-un resonator optic si un mediu activ( situat in aceeasi cavitate, respectiv in acelasi resonator optic ).Atomii, moleculele sau ionii poseda doua nivele anargetice, a caror diferenta de energie corespunde unei frecvente care este in rezonanta cu una dintre frecventele proprii ale cavitatii rezonante, respective ale rezonatorului optic.

Daca atomii sunt excitati pe nivelul energetic superior printr-un mecanism oarecare, modul electromagnetic din cavitate ii stimuleaza, atomii transferand energia din cavitate campului electromagnetic din cavitate.Energia tuturor atomilor este convertita in energia unui singur mod pe frecventa caruia este acordata cavitatea. Puterea castigata de o unda electromagnetica la traversarea unui mediu activ este proportionala cu densitatea de energie spectrala, uw a undei incidente.

“Conditia de prag”, care determina existenta efectului laser, stabilita pentru prima oara de catre A.L.Schawlow si C.H.Townes, este :

Nm-Nn><Picture>

*(Nm-Nm) este diferenta dintre populatia Nm a nivelului superior m si populatia celui inferior n.

*v este frecventa tranzitiei ;

*Dv este largimea radiatiei emise ;

*t este timpul mediu de viata a nivelului laser superior m ;

*Â este factorul de reflexie ;

*l este lungimea mediului ;

*c este constanta luminii, 2,99793×108 m/s.

Q=vtc ,unde tc este constanta de timp cu care se descreste energia inmagazinata in cavitate cand se suprima unda incidenta. Descresterea energiei inmagazinate este produsa de doua cauze :cavitatea nu este complet inchisa si este extrasa in exterior putere, sau exista pierderi pe peretii cavitatii.

Proprietatile radiatiei laser

a)COERENTA SPATIALA.Considerand doua raze provenite din doua puncte diferite ale unei surse luminoase, daca acestea pot interfera(prin suprapunerea lor obtinandu-se franje de interferenta), cele doua radiatii sunt coerente.Cele doua puncte de pe suprafata sursei se pot afla la o distanta mai mica sau mai mare, aceasta caracterizand proprietatea de coerenta spatiala.

Laserul are aceasta proprietate.