ใน 1960 ความเงียบสงบของแคลิฟอร์เนีย Sis Lab เจาะเลเซอร์ประดิษฐ์ครั้งแรกของโลก และเลเซอร์ทับทิมที่คิดค้น โดยธีโอดอร์ Mehman เปิดประตูไปสู่การสร้างมนุษย์ของเลเซอร์และการใช้เลเซอร์เพื่อเปลี่ยนแปลงโลก ตั้งแต่ห้าสิบปีที่ผ่านมา การพัฒนาของวิทยาศาสตร์เลเซอร์อย่างรวดเร็ว และนิยมแพร่หลายและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ยังป้อนชีวิตของผู้คนจากทุกด้าน แต่คนส่วนใหญ่ก็รู้ว่า เลเซอร์มีวัตถุประสงค์ดังกล่าว แต่พวกเขาไม่ทราบวิธีการเลเซอร์มาจาก ดังนั้น บทความนี้จะอธิบายหลักการของการสร้างเลเซอร์ในภาษาทั่วไปค่อนข้าง
เข้าใจหลักการของการสร้างเลเซอร์ แรกเข้าใจว่าระดับพลังงาน ในแง่ง่าย ระดับพลังงานเป็นรัฐซึ่งแต่ละอะตอม (จริง extranuclear อิเล็กตรอน) มีปริมาณพลังงาน และระดับพลังงานระบุว่า พลังงานที่ดำเนินการ โดยอะตอมแตกต่างกัน ระดับพลังงานสูง พลังงานสูง อิเล็กตรอน extranuclear และง่ายขึ้นมันจะแบ่งออกไปจากนิวเคลียส เพื่อความเข้าใจ อะตอมไฮโดรเจนที่ง่ายที่สุดของโครงสร้างอะตอมจะนำมาเป็นตัวอย่าง
n แทนตัวเลขควอนตัมที่สอดคล้องกับระดับพลังงาน E ของอะตอม เมื่อ n = 1 บ่งชี้ระดับพลังงานของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งเรียกว่าสถานะพื้น (ระดับ E1) ท่อน n = 2, 3, 4 ฯลฯ เรียกว่าอเมริกาตื่นเต้น (ระดับพลังงาน E2, E3 ระดับพลังงาน ระดับพลังงาน E4 ฯลฯ) ตามทฤษฎีเดนมาร์กนักฟิสิกส์จำลองของบอร์ของ เมื่ออะตอมอยู่ในสถานะพื้นดินมั่นคง ถ้ามันตื่นเต้น โดยโลกภายนอก และดูดซับพลังงานภายนอกที่สอดคล้องกัน มันจะกระโดดให้พลังงานสูงในรูปแบบสถานะที่ตื่นเต้น อะตอมจะไม่เสถียรในสภาพตื่นเต้น เมื่ออะตอมอยู่ในสถานะที่ตื่นเต้น มันเป็นธรรมชาติเปลี่ยนแปลงไปในระดับพลังงานต่ำกว่า หลังจากช่วง หนึ่งไปยังสถานะพื้นดิน ปล่อยพลังงานที่สอดคล้องกันระหว่างการเปลี่ยนระดับพลังงานที่ต่ำ พลังงานที่สอดคล้องกันนี้มีอยู่ในรูปของโฟตอนที่บางความถี่ของ ซึ่งสามารถคำนวณได้จากมูลค่าทางด้านขวาของไดอะแกรมของระดับพลังงาน และโฟตอนพลังงาน E = hν = Em - En h คือ ค่าคงที่วัด โดยนักฟิสิกส์ (ค่าคงที่ของพลังค์) νคือ ความถี่ของโฟตอน (ที่โฟตอนจะถูกปล่อยจากสภาพตื่นเต้นไปยังสถานะพื้นดิน ซึ่งเป็นความถี่ภายนอกแผ่แสง ซึ่งเป็นเลเซอร์ ความถี่เมื่อ l aser จะเกิดขึ้น ความถี่ ซึ่งกำหนดความยาวคลื่นλเลเซอร์ = c ν c เป็น ความเร็วของแสง)
หลังจากที่เข้าใจโครงสร้างระดับพลังงาน ลองมาดูวิธีเลเซอร์จะเกิดขึ้น เพื่อความเข้าใจง่าย เลเซอร์ทับทิมง่ายจะนำมาเป็นตัวอย่าง รูบี้เลเซอร์เป็นเลเซอร์โซลิดสเตท สารทำงานเป็นก้านทับทิม เมตริกซ์คริสตัลเป็น Al2O3 ซึ่งเจือ ด้วย 0.05% ของ Cr2O3 การเลเซอร์ใน ruby จะทำได้ โดยการกระตุ้นการปล่อยของ Cr3 + โครเมียมไอออน), ดังนั้น Cr3 + มักเรียกว่าไอออนเปิดใช้งาน ซึ่งเป็น "ร่างกาย" ของเลเซอร์ผลิตใน ruby ส่วนประกอบหลักของทับทิม อลูมินา เป็นเพียงเมทริกซ์ที่ประกอบด้วยไอออนโครเมียม ซึ่งมีเพียงทางอ้อมผลกระทบต่อการกระทำเลเซอร์ โครงสร้างระดับพลังงานจะดังที่แสดง:
เมื่อปั๊มไฟส่องสว่างทับทิม ไอออน Cr3 + ในสถานะพื้นดินดูดซับแสงความยาวคลื่นเฉพาะ และเปลี่ยนภาพไปยัง E3 ระดับ Cr3 + ไอออนมีอายุการใช้งานสั้นมากที่ระดับพลังงานนี้ (เสถียรมาก เกี่ยวกับ s 10-9), และดังนั้น ได้อย่างรวดเร็วผ่านการเปลี่ยนรังสี (รังสีไม่มีการเปลี่ยนแปลงหมายถึงการแลกเปลี่ยนพลังงานกับโลกภายนอก โดยการชนอะตอม นั่นคือ การ ความร้อนเคลื่อนไหวภายในคริสตัล เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน ไม่ปล่อย หรือดูดซับโฟตอน) เปลี่ยนระดับ E2 ระดับพลังงาน E2 มีอายุยาวนาน (ประมาณ 3 มิลลิวินาที), เรียกว่าระดับพลังงาน metastable ซึ่งเพิ่มเติม Cr3 + ที่สามารถเก็บประจุ เมื่อปั๊มภายนอกแข็งแกร่ง กลับประชากรที่เกิดขึ้นระหว่างระดับ E2 และ E1 ระดับ คือ จำนวนของไอออน Cr3 + ในระดับ E2 มีค่ามากกว่าระดับ E1 หลังจากกลับประชากรคือรับรู้ แต่ละโฟตอนภายนอก ด้วย hν พลังงานจะกระตุ้นอะตอมในระดับ E2 จะทำให้มันเปลี่ยนสถานะพื้นดิน และปล่อยโฟตอน มีพลังงาน hν และจะเปลี่ยนพลังงานที่โฟตอนรวม 2, 2 เปลี่ยน 4 การเปลี่ยนแปลง 8...จึง ประสบความสำเร็จการขยาย (กำไร) รังสีที่กระตุ้น ตั้งแต่ช่องแสงมีการสูญเสียกำไรแสง เลเซอร์เป็นผลลัพธ์เฉพาะเมื่อกำไรของขยายรังสีกระตุ้นมากกว่าการสูญเสียต่าง ๆ ในเลเซอร์
