جزوه لیزر

لیزر نوسان ساز نوری است. این یک تقویت کننده نوری رزونانس است که خروجی از آن با فاز تطبیق وارد ورودی آن می شود. در صورت عدم وجود چنین ورودی ، خروجی وجود ندارد ، به این ترتیب سیگنال برگشتی تغذیه نیز صفر است. با این حال ، این یک وضعیت ناپایدار است. حضور در ورودی حتی مقدار کمی از سر و صدا (حاوی اجزای فرکانس در پهنای باند تقویت کننده) غیرقابل اجتناب است و ممکن است روند نوسان را آغاز کند.   ورودی تقویت شده و خروجی دوباره به ورودی تغذیه می شود ، جایی که تحت تقویت بیشتر قرار می گیرد. این فرآیند به طور نامحدود ادامه می یابد تا زمانی که یک خروجی بزرگ تولید شود. اشباع افزایش تقویت کننده رشد بیشتر سیگنال را محدود می کند و سیستم به حالت پایداری می رسد که در آن یک سیگنال خروجی در فرکانس تقویت کننده رزونانس ایجاد می شود.

برای ایجاد نوسان باید دو شرط راضی باشد:

سود تقویت کننده باید بیشتر از ضرر در سیستم بازخورد باشد تا سود خالص در یک سفر دور از طریق حلقه بازخورد متحمل شود.

تغییر فاز کل در یک سفر دور باید یک برابر از 2π باشد تا فاز ورودی فیدبک با فاز ورودی اصلی مطابقت داشته باشد.

اگر این شرایط برآورده شود ، سیستم ناپایدار می شود و نوسان شروع می شود. با افزایش قدرت نوسان ، تقویت کننده اشباع می شود و افزایش از مقدار اولیه خود کاهش می یابد. شرایط پایدار هنگامی حاصل می شود که سود کاهش یافته برابر با ضرر باشد. پس از آن سود فقط ضرر را جبران می کند تا چرخه تقویت و بازخورد بدون تغییر و نوسان حالت پایدار تکرار شود.

از آنجا که افزایش و تغییر فاز از توابع فرکانس است ، دو شرط نوسان فقط در یک (یا چندین) فرکانس ، به نام فرکانسهای رزونانس نوسان ساز ارضا می شوند. با اتصال بخشی از توان خارج از نوسان ساز ، خروجی مفید استخراج می شود. به طور خلاصه ، نوسان ساز شامل موارد زیر است:

تقویت کننده با مکانیزم اشباع سود؛

سیستم بازخورد؛

مکانیزم انتخاب فرکانس. و

یک طرح جفت خروجی.

لیزر نوسان ساز نوری است که در آن تقویت کننده همانطور که قبلاً در مورد آن صحبت شد ، ماده فعال پمپاژ شده است. به دست آوردن اشباع یک ویژگی اصلی تقویت کننده های لیزری است. بازخورد با قرار دادن محیط فعال در یک تشدید کننده نوری حاصل می شود ، که نور را به جلو و عقب بین آینه های آن منعکس می کند. انتخاب فرکانس توسط تقویت کننده رزونانس و توسط طنین انداز انجام می شود ، که فقط حالت های خاصی را می پذیرد. اتصال جیب خروجی با ساختن یکی از آینه های طنین انداز به صورت جزئی انتقال می یابد.

لیزرها در انواع مختلفی از کاربردهای علمی و فنی از جمله ارتباطات ، محاسبات ، پردازش تصویر ، ذخیره اطلاعات ، هولوگرافی ، سنگ نگاری ، پردازش مواد ، زمین شناسی ، اندازه گیری ، طیف وسیعی ، زیست شناسی و پزشکی بالینی مورد استفاده قرار می گیرد.

در این فصل مقدمه ای از عملکرد لیزرها ارائه شده است. رفتار تقویت کننده لیزر و تشدیدکننده لیزر خلاصه می شود و شرایط نوسان لیزر به دست می آید. ویژگی های خروجی لیزر (قدرت ، توزیع طیفی ، توزیع مکانی و قطبش) در مورد بحث شده و پارامترهای معمولی برای انواع مختلف لیزر ارائه شده است. ما همچنین در مورد نوسانات لیزر مداوم موج (CW) و عملکرد لیزرهای پالس بحث می کنیم.