O le mataupu faavae o le leisa gaoioiga: vala o le leisa leisa

O le mataupu faavae muamua o le faatinoga o le leisa, lea e faavae i le fisiki o tulafono leisa a Planck, i le teori, Einstein i le 1917 na taʻuamiotonuina. Sa ia faamatalaina o le mitiia, le fuafuaina ma stimulated leisa eletise e faaaoga coefficients avanoa (coefficients Einstein).

trailblazers

Teodor Meyman o le uluai e faaalia ai le mataupu faavae o faatinoga o se leisa Ruby, e faavae i luga o le felauaina o opitika e faaaoga ai se flash lamepa Ruby gaosi, faatupuina le leisa manino ma se wavelength o 694 nm.

I le 1960, saienitisi Iranian Javan ma Bennett foafoaina le lasers muamua kasa faaaogaina faafefiloi o kasa o ia ma Ni i se Fua Faatusatusa o le 1:10.

I le 1962, R. N. Hall faia muamua leisa diode faia o gallium arsenide (GaAs), emitting i se wavelength o le 850 nm. Mulimuli ane i lena lava tausaga, atiina ae Nick Golonyak le afi quantum muamua semiconductor o le malamalama vaaia.

Le masini ma le mataupu faavae o lasers

Taitasi faiga leisa e aofia ai se auala malosi optically tuu i le va o se pea faata tutusa ma le maualuga manatunatu, o se tasi lea o translucent, ma se puna mana mo le pamuina ai. E pei o le maua auala e mafai ona galue e avea o se mea malo, suavai po o le kasa, lea e maua ai le tomai e faʻamau le amplitude o le galu malamalama ui atu i ai mai totonu i le leisa felauaina o le eletise po o opitika. O le mea ua tuu i le va o se pea faata ina ia le malamalama atagia i latou se taimi e pasi taitasi e ala ai lea, ma ina ua taunuu i se faateleina taua, ati atu i le faata afa.

siosiomaga duplex

Mafaufau i le mataupu faavae o le leisa gaoioiga i se auala malosi lona atoms e na o le tulaga malosi lua: E fiafia E ₂ ma faavae _1. Afai o le atoms e ala i so o se faiga le felauaina (opitika, nei faataunuuina eletise po o transmittance osofaiga electron) e fiafia i se tulaga E _2, i ni nai nanoseconds latou toe foi atu i le tulaga faavae, susulu photons malosi hν = E ₂ - E _1. E tusa ai ma talitonuga a le Einstein, ua gaosia e le emission i ni auala eseese e lua: pe ua faaōleōle e se photon, pe tupu fua. I le tulaga sa i ai muamua, o loo tupu emission stimulated ma le lona lua - le fuafuaina foi. I equilibrium vevela, le avanoa o le emission stimulated e maualalo tele atu nai lo le le fuafuaina (1:10 ^33), ina ia sili ona punaoa incoherent malamalama e masani ai, ma lasing e mafai i le tulaga e ese equilibrium vevela.

E oo lava i le a lava le felauaina malosi faiga faitau aofai-tulaga e mafai ona na ona faia tutusa. O le mea lea, ina ia ausia ai le faitau aofai o tagata inversion po o isi auala e le felauaina opitika manaomia ai se tolu po o faiga fa tulaga.

faiga tulaga-eseese

O le a le mataupu faavae o le leisa tolu tulaga? O le irradiation o malosi malamalama o taimi ν ₀₂ pamu aʻe se aofaiga tele o atoms mai le tulaga malosi maualalo E ₀ ma E ₂ o le pito i luga. Radiationless suiga i le atoms E ₂ E ₁ faavaeina se inversion faitau aofai o tagata i le va E ₁ ma le E _0, lea i le faiga ua na mafai ai pe a le atoms o se taimi umi i se metastable tulaga E _1, ma le soloaiga mai E _{le 1} i _le E ₂ tupu vave. O le mataupu faavae faagaoioia o se leisa tolu vaega o loo i nei tulaga, ina ia le va E ₀ ma E _1, ua ausia le inversion faitau aofai o tagata ma ua faateleina le malosi photon E ₁ -E ₀ emission stimulated. mafai ona faateleina lautele tulaga E ₂ le tele wavelength mitiia e sili pamu aʻe lelei, e mafua i le tuputupu ae o le emission stimulated.

faiga tolu tulaga e manaomia ai se mana felauaina maualuga lava talu mai le vaega maualalo, ua aafia i le tupulaga, o se faavae. I lenei tulaga, ina ia mafai ona faitau aofai inversion na tupu i le tulaga E ₁ e pumped silia ma le afa o le aofaiga atoa o le atoms. I lenei tulaga, ua maumau le malosi. e mafai ona matua faaitiitia le mana pamu pe afai o le tulaga lasing maualalo e le o le faavae, lea e manaomia ai le itiiti ifo i se faiga fa tulaga.

E faalagolago i le natura o le mea malolosi, ua faavasegaina le lasers i vaega autu e tolu, e pei o malo, suavai ma le kesi. Talu mai le 1958, ina ua le tupulaga muamua na matauina i se tioata Ruby, suesueina saienitisi ma suesue eseese o mea e faaaoga i vaega taitasi.

leisa tulaga-mautu

ua faavae ai le taotoga i le faaaogaina o se auala malosi lea ua faia e ala i le faaopoopoina o se faoa tioata uamea suiga lattice (Ti ^+3, CR ^+3, V ^+2, Co ^+2, Ni ^+2, Fe ^+2, ma isi. D.) , ions lalolagi seāseā (TA ^+3, Pr ^+3, maua ^+3, afiafi ^+3, Sm ^+2, Iuni a Europa ^{+ 2, + 3,} Tb ^+3, Dy ^+3, Ho ^+3, Eru ^+3, Yb ⁺³ , 'ua al.), ma le actinides e pei o U ^+3. O le malosi tulaga o le ions nafa mo na o le tupulaga. meatotino faaletino o le mataupu faavae, e pei o conductivity vevela ma le faalauteleina o le vevela e taua i le faagaoioiga lelei o le leisa. Nofoaga lattice o atoms faataamilo i se Ion doped suia lona tulaga malosi. finafinau eseese o tupulaga galu i le auala galue ua ausia e doping mea eseese i le Ion tasi.

leisa Holmium

O se faataitaiga o se leisa tulaga-mautu o se afi quantum, lea holmium atomu suia le mataupu faavae o le lattice tioata. Ho: o se tasi YAG o le mea lasing sili. Le faagaoioia mataupu faavae o le holmium leisa o le minerale silikone alumini yttrium doped ma ions holmium, optically pumped e flash lamepa ma faamatuu mai i se wavelength o 2097 nm i le tele infrared ua lelei faavaivaia e le aano o le tino. Faaaoga lenei leisa mo le gaoioiga i luga o le sooga, togafitiga o nifo, e vaporize sela o le kanesa, fatugaʻo ma gallstones.

A afi quantum semiconductor

lasers lelei Quantum e le taugata, faatagaina le tuuina vaega tele ma e faigofie ona scalable. Le faagaoioia i mataupu faavae o le leisa semiconductor faavae i luga o le faaaogāina o fuafua pn-diode, lea e maua ai le malamalama o se wavelength nisi e le recombination o le e feaveai i se faaituau lelei, e pei o LEDs. Taitaiina emit fua ma leisa diodes - compulsively. Ina ia faataunuuina le inversion faitau aofai o tulaga, o le taotoga i le taimi nei e tatau ona sili atu i le a faitotoa. O le auala malolosi i se diode semiconductor ei ai se vaaiga o le eria e fesootai o faaputuga e lua e faatafa-.

O le mataupu faavae o le faagaoioiga o lenei ituaiga o leisa e faapea e faatumauina oscillations e manaomia se faata mai fafo. Le tomai e mafaufau loloto ai, na foafoaina ai e tatau ona totogi i le faasino upu refractive faaputuga ma ata i totonu o le auala malolosi, ua lava lea mo lenei faamoemoe. O le faaiuga o luga o pipii diodes e tuuina mai o luga o le manatunatu tutusa.

O le lotoa faia e le semiconductor mea o le ituaiga lava lea ua valaaulia a homojunction, e pei ona faavaeina e fesootai lua eseese - heterojunction.

Semiconductors o le p ma n ituaiga ma se density maualuga o feaveaʻia avea o se p-n-fuafua ma se matua manifinifi (≈1 mm) vaega faaitiitia.

kasa leisa

O le mataupu faavae o le faagaoioiga ma le faaaogaina o lenei ituaiga o leisa e mafai ai ona faatupuina ai masini o le toetoe lava o so o se tulaga (mai milliwatts e megawatts) ma wavelengths (mai ultraviolet e infrared) ma e mafai ona faagaoioia i modes pulsed ma faifai pea. Faavae i le natura o le ala o faasalalauga toaga, e tolu ituaiga o lasers kasa, e pei o atomika, ionic ma molecular.

Sili ona lasers kasa pumped e faataunuuina eletise. O le electrons i le faagaau faataunuuina ua faatelevaveina e le fanua eletise i le va o le electrodes. Latou fetoʻai ma atoms, ions po molecules o se toaga auala ma faatosina suiga i tulaga maualuga le malosi e ausia ai se tulaga o le faitau aofai o tagata inversion ma emission stimulated.

leisa molecular

O le mataupu faavae o le leisa gaoioiga e faavae i le mea moni e faapea, e le pei o le maotua atoms ma ions i lasers atomika ma Ion molecules maua fusi lautele malosi o tulaga motu malosi. I le faaopoopo atu, taitasi tulaga malosi electron ei ai se aofaiga tele o tulaga vibrational, ma i latou i le taimi - o se nai rotational.

O le malosi i le va o le tulaga malosi electron o loo i le UV ma vaaia itulagi o le fusi o alaleo, ao le va o le vibrational-rotational tulaga - i le mamao ma latalata itulagi infrared. O lea la, o le tele o le lasers molecular galulue i se itulagi mamao pe latalata-infrared.

excimer lasers

Excimers o sea molecule pei ArF, KrF, XeCl, ua vaevaeina tulaga eleele fale o manu ma le tulaga muamua. O le mataupu faavae o le faagaoioiga o le leisa sosoo ai. E masani lava, o le laitiiti o le numera i le eleele tulaga o le molecules, o lea e le mafai le felauaina o tuusao mai le setete eleele. O le molecules faia i le setete faaeletoroni fiafia muamua e se lotoa i ai o se halides maualuga malosi ma kasa inert. ua ausia faigofie le inversion faitau aofai talu mai le maualalo tele o le aofai o molecules i se tulaga faigofie, faatusatusa i le fiafia. O le mataupu faavae o le leisa gaoioiga, i se aotelega, o le uia se suiga mai se tulaga faaeletoroni fiafia noatia i se dissociative tulaga eleele. O le faitau aofai o tagata o le malo eleele o taimi uma i se tulaga maualalo, ona i lenei taimi le molecule dissociate i atoms.

O le meafaigaluega ma lasers mataupu faavae e aofia ai le ua faatumulia le faagaau faataunuuina i se tuufaatasiga o halide (F ₂₎ ma le kasa seāseā (AR). O le electrons i ai dissociate ma ionize le molecules halide ma fatu ions lelei. Lelei ions AR ⁺ ma le lelei F ^- tali ma tuuina molecules ArF i le setete fiafia muamua e fesootai ma le suiga e mulimuli ane ai i le repelling tulaga faavae ma tupulaga o le leisa manino. leisa Excimer, le mataupu faavae o le faatinoga ma le faaaogaina o lea o loo tatou iloiloina i le taimi nei, e mafai ona faaaogaina mo le felauaina o le auala toaga o le vali.

leisa suavaia

Faatusatusa i solids, suavai e sili homogeneous ma maua se density maualuga o atoms malolosi, i le faatusatusa atu i kasa. I le faaopoopo atu i lenei, e le faigata ona faia, faatagaina dissipation vevela faigofie ma e mafai ona faigofie ona suia. O le mataupu faavae o le faatinoga o le o loo faaaogaina leisa o se oa auala o vali faatulagaina, e pei o DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p- dimethylaminostyryl-4H-pyran), rhodamine, styryl, LDS, coumarin, stilbene, ma e pei o. D ., faataapeina i se mafai ona totogi aitalafu e talafeagai ai. O le fofo o le o fiafia le molecules vali i le leisa lona wavelength se coefficient lelei mitiia. O le mataupu faavae o le leisa gaoioiga, i se aotelega, o le faatupulaia i se wavelength toe, valaauina fluorescence. O le eseesega i le va o le malosi mitiia ma emitted photons faaaogaina fesuiaiga malosi nonradiative ma heats le faiga.

Lautele vaega fluorescence lasers suavaia ua i ai se vaega tulaga ese - ki wavelength. O le mataupu faavae o le faagaoioiga ma le faaaogaina o lenei ituaiga o se tunable leisa ma le puna le malamalama manino, ua avea faateteleina le taua i spectroscopy, holography, ma i talosaga biomedical.

Talu ai nei, ua faaaoga lasers e vali mo tuueseeseina isotope. I lenei tulaga, faaosofia filifili le leisa se tasi oi latou, uunaiga amata se tali vailaau.