Энциклопедия техники - лазер

(оптический квантовый генератор), источник оптического когерентного излучения, отличающегося высокой направленностью и большой плотностью энергии. Работа лазера основана на способности возбуждённых атомов (молекул, ионов) под действием внешнего (вынуждающего) излучения испускать когерентные электромагнитные волны оптического диапазона.

Вещество, содержащее возбуждённые атомы, называется активной средой. Вместе с оптическим резонатором (напр., двумя плоскими параллельными зеркалами) она образует активный элемент лазера, в котором непосредственно происходит вынужденное излучение и формируется лазерный луч. Обычно лазерное излучение выводится из резонатора через одно из зеркал, которое делают частично прозрачным.

Энергия возбуждения подводится к активной среде через систему накачки. Посредством накачки активная среда переводится из состояния теплового равновесия, когда она поглощает излучение, в активное состояние, когда она может усиливать и генерировать электромагнитное излучение.

Лазеры могут излучать непрерывно в течение длительного времени, однократно в виде одиночной вспышки, в импульсном режиме с разными частотами повторения импульсов.

По типу активной среды различают газовые, жидкостные и твердотельные (к которым относятся также полупроводниковые) лазеры. В газовых лазерах активной средой является газ или смесь газов, возбуждаемые газовым разрядом.

В жидкостных лазерах активной средой служат растворы органических или неорганических соединений; накачка осуществляется лампами-вспышками или другим лазером. В твердотельных лазерах в качестве активной среды используются оптически прозрачные монокристаллы и стёкла, содержащие примеси ионов-активаторов; возбуждаются импульсными и дуговыми газоразрядными лампами, светодиодами, полупроводниковыми лазерами.

В полупроводниковых лазерах активная среда создаётся в объёме электронно-дырочного перехода в полупроводнике при возбуждении током, текущим в прямом направлении.

Принципиальные отличия лазерного излучения от излучений любых других источников света: когерентность и монохроматичность (одноцветность); высокие направленность и яркость; широчайший диапазон мощностей; возможность получения коротких импульсов длительностью, недостижимой при использовании иных технических средств.

Возможность фокусировки лазерного излучения с помощью оптических систем позволяет получать световые потоки с плотностью до 1016 Вт/смІ и осуществлять бесконтактное локальное воздействие на материалы с размерами зоны облучения 1—10 мкм. Лазерный луч, сфокусированный на обрабатываемой поверхности, может плавить, резать, сверлить любые материалы.

Указанные особенности лазерного излучения лежат в основе практического применения лазеров, на них базируются все лазерные технологии. Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн

2006

.