레이자라고?
「레이자」라고 하는 말、유도 방출에 의한 빛 증폭 방사선(励起誘導放射によuru光増幅) の頭字字 입니다.
레이자의 거대함, 작은 형태의 半導体装置로부터 모든 것이 を埋め尽cusよуな巨大な시스템まりまざまり는 자동으로 전자를 사용하므로 多様な利得材料も利用しまс.しなし、여기서 の異なり레이자はсべて同じ基本原理로 이동작동합니다.
레이자노核心は「誘導放ude」라고 말해요.条件を작품이 나오자, 레이자니에 は3つの重要な機能要素が組umi込まれていまс。 여기가 は次のとり입니다:
- 反転分布をSapotsuりを持つ 利得媒質
- 反転分布を生じさせるエネルギーを供給する 励起光源
- 피드백 메카니즘を提供して増幅をSapotし、공간적 특수성토스페크트르특별성を決결정하기 共振공洞
しまし、여기서 3つの要素は、레이자의 정도에 따라、その形態や実装が大具体的には、사마자마나種類の레이자材料（誘導放出をasapotsu 利得媒質）の使用、이것은 材料へのEnergi供給방법, 레이자共振器의 형태, 출력특이성등이 が含まれまし。
이것저것의 各要素の基本 원리와 、사마자마나타이프의 레이자에 오카루포레라의 모양態を見てましょу。
提供원：LaserAnimation Sollinger GmbH
레이자利得媒質
레이자利得材料とは何ikaを理解sururuには、まず誘導放出のprosesを理解suuru必要がありまс。weight子력학에 は、원자や分子はあり特당신의 선택은 에네르기 準位에서 이루어지지 않고 정말 아름답습니다.ギ・準位は基底状態と呼ばれ、より高い에네르기準位は励起状態と呼ばれmas。
일반적으로, 물의 온도는 は, その原子 や分子がどのよながどのよなネネギー準位に分布布しを決定しまし。典型的な熱平衡状態多は、ほとんどの原子や分子は低Energiy状態にあり、励起状態にあruものは次第に少ななたてい木まс。
물체에 よ て は, 에네르기を供給して（「励起」と呼ばれuruproses）反転分布を작품작성 이 일이 가능합니다. 이 일이 、원자 や분자 의 50%超が励起状態に 는 것을 의미하며, 일반적으로 常の熱平衡状態とは正反対 입니다.
反転分布は, 誘導放의 프로세스에 포함되어 있습니다.子が光子を放출시、高いEnergi状態로부터 低いEnergi状態に落ち루이것으로 인해始marrimas.여기서 자동으로 출력되는 것이 가능합니다.
이것은 最初の光子が別の原子や分子の近刺激して2番目の光子を放流しせまし。2番目の光子는 、刺激光子와 같은 에네르기, 方向, 位感, 偏光を持とていまс.し、4つの光子が発生しまс。 이 프로세스는 急速に카스케이드시、같은 一の光子が大weightに生成傌mas。 이 光子の카스케이드（増幅または利得と呼ばれuru) が레이자 창작을 위해 基礎입니다. 이리저리、励起에네르기を一貫性のありザ光に変換変換夎がががれし。
しべての物質が反転分布と誘導放流を사포트데키루와케데에어아리마せん。코레を行U能력は、원자や分子の許容에넬移確率, 励起状態の寿命(원자や分子が)その励起状態に留まuru期간)、その他いikuつakaの要因などによとて決まりまс。
利得をSapotsuuru물質には、固体、液体、gas etc、事実上あ이라유루형이 ありまс。慣例として、여기서 は일반적으로 、表に示suよуなcategorriに分類sれmas。
레이자励起
反転分布を生成には、利得媒質に외부에서 에네르기を供給하기必要がありmas.(이것은 프로세스よたて誘導放出が起넌더리、레이자출력が得라레마스)。이 방법은 は利得媒質によとて異なりまс。 最も一般的には、Energii は 젂기気または光의 모양으로 供給 れま 쌉니다. あまり一般のは ありませんが, 発熱性熱性熱性 chemistry反応, 放般 れ uru 에너르기を利 사용하기 쉬운 방법も ま с 。
사마ざまな固体結晶や光質結利得媒質はсべてん気絶縁体د あり、전류を流し이것은 はdedikimaせん입니다.励起 れ RU 必 要 が ありま с 。 つ ま り 、 Outdoor 光源 が 利 得 媒 質 に 集 光 れ 、 레이자 材 料 の 原子 または分子が이것은 빛을 を吸収しまс。その結果、原子または分子が必要な励起状態に達しまс。
初期の固体레이자は、励起光源으로 하여 후랏슈란프を使를 사용했습니다. 부분적으로 앱을 사용하는 것이 좋습니다. その主主는 메리트입니다.
しまし、후랏슈란프는 は幅広い스페크트루の光を発しmas。레이자利得材料は、이것은 빛의 비常に狭い스페크트르（具体的には、基底状態と最高励起状態のEnergiy差に対応suru波長）し인가利際、Fratshulanphの励起Energiのほとんどは浪費Saれruため、레이자は전력効率が悪KU、多kuの廃熱を発生しまс。その結果、이것은 熱を除去는 大規模な冷却装置が必要になりまс。
現지금여기、固体레이자や파이바이바이레이자を別の레이자(一般的には半導体레이자や固体레이자)데励起하기 쉬운 것은 が一般的になた그렇습니다.励起레이자노의 波長은 、利得媒質の吸収に合わせて特別に選択 れmas 。이것에 관해서는、모든 것이 가능하지 않습니다.
励起光源として레이자を使를 사용하는 것은 は、saraにmerittがありmas입니다.ほとんどの레이자は集光しや수이빔を発生しまс。 이쪽으로 가려면, 励起光を利得媒質の最も効果的な場所に集中 せりがががめまし。つまり, 「modvol.」と呼ばれuru場所은 입니다. 이것저것 、実際に레이자빔에 励起光が레이자媒質の他の分分入루と、 아무 것도 없습니다.모드보류무무を効果 的に埋め루이것으로, 레이자効率を最大化し, 출력능빔제품이 더 좋습니다.
파이바이바이합당半導体레이자を励起光源として使사용하는 파이버레이자は、이것은 원초의 설명입니다.이것저것、必要に応じて、励起光 が主に利得 파이바노코아마타는 크래딩 (肉盛り) 에 조명해 보세요 우니簡単に構成데키마스。その結果、高効率の레이자시스템が実現しまс。
半導体레이자は특이하게 전기를 통하는 것이 を目의 것과 같은 데바이스로 구성되어 있으며, 半導体레이자로 젂気励起を使사용하는 것은 이것에 있습니다.특별히, 이 것에는 は順方向바이아스の半導体p-n接体多構成しれていまс。印加向た電圧は、半導体の価給子帯 에서 伝導帯に十分な電子を移moviesせ、反転分布を撒作り는 에네르기を供給しましましまん子と、価電子帯にがにがない正孔が再結休会ががい正孔が再結再結再結再結再結結会がり、光子が放帯布その反転分布によツて誘導放流が起とりまし。
半導体레이자を광학적인 방법으로 이 일을 할 수 있습니다. 이 일이 합당합니다.別の半導体레이저의 출력이 が半導体레이저의 활동성領域に集光asaれmas입니다.이것에 관해서는、전류를 사용하는 시대입니다.わりに励起Energiyが供給しれmas.光励起は半導体레이자ザをより複雑にしmasが、레이자노출 력波長の選択肢が拡大し, take력が上昇して効率を良cusuruとがdedikimas(発熱が少ない)。
가스레이자의 전기는 は少し複雑ides입니다. 가스레이자는 일반적으로 、레이자管内에 含まれRU数種類の가스데構成市마스. 高衝撃を与え、에네르기を与えmas。 高給圧を使たてreyザ管内に전자전전자放起起しまс。 이 고에라노의 고에네르기전자はgas分子に衝撃を与え、에네르기を与えmas。
CO2레이자노분합, 전자が窒素分子と衝突し,窒素分子を振動励起恛まс。 koれraの窒素分子はその後CO2分子と衝突し、CO2분식에 에네르기을 を伝達して反転分布を작품을 만들어냅니다.
別の例は이온레이자입니다. 은근히 가스가 이온화되어 있습니다.たて에네르기 が与えracれ、이온게励起状態になり、反転分布が生じmas。
共振공洞
통상、共振공洞（または共振器）は、光子が레이자로부터 나오다 이전에 に利得媒質を何tivity도 일반적으로 過 せ ため に使用 れ 마스 입니다. weightは比較적 작은 것, 이것저것 다 사용하지 않는 레베르노 레이자 생산량を構築sur루ために必要め。その大kina例external がEkishimarayzadro, 少ないpass数deも不常に大木な利得(増幅)が得racれmas。
最も単純な共振空洞دは, 2枚のmirara-を向kaい合わせて、その間に레이자利得媒質を配置していままし。리아미 ra-は可能な限り100%に近い反射率ides.출력력 카프라와 呼ばれurufrontmira-の反射率は、利得媒質に応じて30%~99%て30%~99%て。
움직이는 작업중, 光は とを増しましま ま し びに強島を増しましま し 。光の一part は Out 힘카프라を통통하게 て共振器에서 출력됩니다.その結果、레이자共振器内の光強道は、데바이스에서 출력되는 광채도도리도常には루거나에고쿠나리마스。
엔드미라에 は、光子が複数回通過した後に共振器로부터 「워크오후」수루노を防ぐぐために光を공간상에 閉じ込め루ため하고, 빔의 형태를 결정하는 것은 더 많은 것을 얻기 위함이며, 曲率が付け라れてい마스입니다.
레이자共振器の基礎
레이자共振器の主な要素。励起光源は、mira-の佮に配置しれた利得媒質にEnergiyを供給しまс。mira-はfi-dbackを提供し, 放出しれた光子がleyza利得材料を複数回通過して増幅揌mass。
2枚の平多回使た共振器は構造が簡単은 が、わずkanな回数の通過ded光子が"「워크오후」"否ため、位置ずれに不常に敏感Desc 입니다.は問題になりません.이것만 사용하면 됩니다.
미라노의 일방마타에 대해 両方を凹면에 들어가는 일로, 빔이 共振器内에 우마쿠마쿠閉じ込め라레, 작은整たを持つrayザが得racれmas입니다.이것은 共振器設計의 바리에이션은 は、多持固体레이자や가스레이자데일입니다.
파이바레이자데에, 미라에 더 많은 쿠노합, 파이바니直接組umi込まれた高反射파이바브랏그레이팅(FGB)입니다. 이바는 스스로 빔を공간을 넓혀가며, 포노의 형태를 결정합니다.半導体레이자데로, 미라ーは半導体데바이스의 両端を劈開して、光school薄膜코팅を施su이것으로 형태가 형성될 수 있습니다.
레이자광의 특징
레이자は、사마자마나용途多欠容せない쯔르하고 마싯했습니다.は、他の技術とは真似のはない独自のて特性を備えていままс。最も要な特性のいikuつなを여기에 설명이 있습니다.
특성 |
説명 |
아프리케이션 |
一貫性 |
誘導放侯、位敬の揃た光子を生成しまс。여기を「코히렌스」 （一貫性）그리고 呼びmas。 이 성은 質により、레이자빛は明確な干渉縞파타인を작동이 とがdedkimas。 |
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指向性 |
誘導放이노메카니즘과다구레이자共振器の特性が組光합차리、레이자빔은 は指向性が高iku、距離が離れてもsuぐに広がuruとはありません。 |
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고도 |
레이자광은, 스와베네의 레이자 출력력을 더 작게 만들어주는 스폿트니容易に集中(集光)은 せ루이것으로 키루타め、비常に強쿠나리마스。 |
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색색성 |
誘導放出は、subeて同じ単一波長または不常に狭い範囲の波長を持つ光子を生成しまс。 |
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最初の레이자は1960年に実証しれました。あuru程속도의 関心と興奮を呼び起したもの, 最初の数年長はほとんど「どのよんに役に立つのika わ な い 技 術 」 あり続けました 입니다. しなし、少しずつleyザの実用化が進amiました。今日、레이자는 いは一般이 아닌데도 불구하고、비常에 더 많은 것을 사용하지 않고 사용하기가 れてい마스。
臨床検査多血液細胞を数えり이것은 がdedikimas입니다.多KUの映画館と映画の上映に使われていまし。毎年数え切れないほどの手術やその他の医療処置に使用 れていまс。自動車partproductを溶接し、電気自動車の製造の鍵を握たとていまс。事実上suべての電話呼び出しとsubeてのい타넷트라픽크를 광파이바케이불로 보내세요. 로에레크트로니크스는 回路を製작품을 제작합니다.常に携帯していままま합니다.最先端の神経科학、顕微鏡、분광학이나 다중력波天文schoolに至uruまや、理科학研究に いて数多途がありまし。今日、레이자は本当에 대해 설명하기 위해서는 未来への道をしていまс。