Il-Ġenerazzjoni tal-Lejżers

Il-Ġenerazzjoni tal-Lejżers
Il-ġenerazzjoni tal-lejżers ġiet proposta minn Einstein fl-1916 bit-teorija tiegħu ta' "emissjoni spontanja u stimulata". Din it-teorija tifforma l-bażi fiżika tas-sistemi moderni tal-lejżer. L-interazzjoni bejn il-fotoni u l-atomi tista' twassal għal tliet proċessi ta' tranżizzjoni: assorbiment stimulat, emissjoni spontanja, u emissjoni stimulata. Sakemm l-emissjoni stimulata tista' tkun sostnuta u stabbli, jistgħu jinkisbu lejżers. Għalhekk, iridu jiġu manifatturati apparati speċjali - lejżers. Il-kompożizzjoni ta' lejżer ġeneralment hija magħmula minn tliet partijiet ewlenin: is-sustanza tax-xogħol, l-apparat ta' eċċitazzjoni, u r-reżonatur ottiku.

1. Sustanza tax-xogħol

Is-sustanza f'lejżer li tista' tiġġenera dawl bil-lejżer tissejjaħ is-sustanza tax-xogħol. Taħt ċirkostanzi normali, id-distribuzzjoni tan-numri atomiċi fis-sustanza f'kull livell ta' enerġija hija distribuzzjoni normali. In-numru ta' atomi fil-livell ta' enerġija aktar baxx huwa dejjem akbar minn dak fil-livell ta' enerġija ogħla. Għalhekk, meta d-dawl jgħaddi mill-istat normali tas-sustanza luminexxenti, il-proċess ta' assorbiment huwa dominanti, u d-dawl dejjem jiddgħajjef. Biex id-dawl jissaħħaħ wara li jgħaddi mis-sustanza luminexxenti u tinkiseb amplifikazzjoni tad-dawl, huwa meħtieġ li l-emissjoni stimulata ssir dominanti. Biex in-numru ta' atomi fil-livell ta' enerġija ogħla jkun akbar minn dak fil-livell ta' enerġija aktar baxx, din id-distribuzzjoni hija opposta għad-distribuzzjoni normali u tissejjaħ inverżjoni tan-numru ta' partiċelli.
2. Apparat ta' Eċitazzjoni
Il-funzjoni tal-apparat ta' eċċitazzjoni hija li teċita atomi f'livell ta' enerġija aktar baxx għal livell ta' enerġija ogħla, li jippermetti lis-sustanza tax-xogħol tikseb inverżjoni tan-numru ta' partiċelli. Il-livelli ta' enerġija tas-sustanza jinkludu l-istat fundamentali u l-istat eċċitat, kif ukoll stat metastabbli. L-istat metastabbli huwa inqas stabbli mill-istat fundamentali, iżda ħafna aktar stabbli mill-istat eċċitat. Relattivament, l-atomi jistgħu jibqgħu fl-istat metastabbli għal perjodu itwal ta' żmien. Pereżempju, il-joni tal-kromju (Cr3+) fir-rubin għandhom stat metastabbli b'ħajja ta' madwar 10-3 sekondi. Wara li s-sustanza tax-xogħol tiġi eċċitata u tikseb inverżjoni tan-numru ta' partiċelli, inizjalment, minħabba d-direzzjonijiet differenti ta' propagazzjoni tal-fotoni emessi mir-radjazzjoni spontanja, il-fotoni tar-radjazzjoni stimulata għandhom ukoll direzzjonijiet differenti ta' propagazzjoni, u hemm ħafna telf fl-output u l-assorbiment; output stabbli tal-lejżer ma jistax jiġi ġġenerat. Biex ir-radjazzjoni stimulata tkun tista' tkompli teżisti fil-volum limitat tas-sustanza tax-xogħol, huwa meħtieġ reżonatur ottiku biex tinkiseb l-għażla u l-amplifikazzjoni tad-dawl.
3. Reżonatur Ottiku
Huwa par ta' mirja li jirriflettu b'mod parallel ma' xulxin installati fiż-żewġt itruf tas-sustanza tax-xogħol, perpendikolari għall-assi prinċipali. Tarf wieħed huwa mera ta' riflessjoni totali (b'rata ta' riflessjoni ta' 100%), u t-tarf l-ieħor huwa mera parzjalment trasparenti u parzjalment riflettiva (b'rata ta' riflessjoni ta' 90% sa 99%).
Il-funzjonijiet tar-reżonatur huma: ① jiġġenera u jżomm l-amplifikazzjoni ottika; ② jagħżel id-direzzjoni tad-dawl tal-ħruġ; ③ jagħżel it-tul tal-mewġa tad-dawl tal-ħruġ. Għal sustanza speċifika tax-xogħol, minħabba diversi fatturi, it-tul tal-mewġa tad-dawl emess attwali mhuwiex uniku, u l-ispettru għandu ċerta wisa'. Ir-reżonatur jista' jkollu rwol ta' għażla tal-frekwenza, u b'hekk il-monokromatikità tal-lejżer tkun aħjar.