ЛАЗЕР : Усиление света за счет стимулированного излучения . _ _

Формальное определение: устройство, которое преобразует некоторую форму энергии (электрическую, оптическую, химическую и т. д.) в узкий пучок света, который является монохроматическим (один чистый цвет) и когерентным (все волны идут одна за другой).

Монохроматический означает, что он состоит из одного цвета или длины волны. Несмотря на то, что некоторые лазеры могут генерировать более одной длины волны, свет чрезвычайно «чист» и состоит из очень узкого спектрального диапазона.

Направленность означает, что луч очень хорошо коллимирован и распространяется на большие расстояния с очень небольшим разбросом по диаметру.

Когерентность означает, что все отдельные волны света движутся точно вместе во времени и пространстве или находятся в фазе. Эффект одной волны увеличивает силу каждой другой волны, так что общий эффект когерентного света намного больше, чем если бы волны не были в фазе.

Из-за этих свойств лазерный свет может быть сфокусирован в очень маленькое пятно, что приводит к очень большой плотности мощности, что приводит к очень высокой температуре.

Лазеры бывают разных типов, каждый с разным уровнем мощности и длиной волны (цветом). Некоторые из них настолько слабы, что вы не можете почувствовать луч на руке (например, сканеры супермаркетов), в то время как у других может быть невидимый луч, который может прожечь дыру в стальной пластине (большой СО2-лазер).

Лазеры непрерывного действия (CW) работают со стабильной средней мощностью луча. В большинстве систем большей мощности можно регулировать мощность. В маломощных газовых лазерах, таких как гелий-неоновый, уровень мощности фиксирован по конструкции, и производительность обычно ухудшается при длительном использовании.

Одноимпульсные (нормальный режим) лазеры обычно имеют длительность импульса от нескольких сотен микросекунд до нескольких миллисекунд. Этот режим работы иногда называют длинным импульсом или нормальным режимом.

Одноимпульсные лазеры с модулятором добротности являются результатом внутрирезонаторной задержки (ячейка модулятора добротности), которая позволяет лазерной среде сохранять максимум потенциальной энергии. Тогда при оптимальных условиях усиления излучение происходит одиночными импульсами; обычно временной интервал 10 ^-8 секунд. Эти импульсы будут иметь высокую пиковую мощность, часто в диапазоне от 10 ⁶ до 10 ⁹ Вт в пике.

Лазеры с периодическими импульсами или сканирующие лазеры обычно включают в себя работу импульсного лазера с фиксированной (или переменной) частотой импульсов, которая может варьироваться от нескольких импульсов в секунду до 20 000 импульсов в секунду. Направление непрерывного лазера можно быстро сканировать с помощью систем оптического сканирования, чтобы получить эквивалент повторяющегося импульсного выходного сигнала в заданном месте.

Лазеры с синхронизацией мод работают за счет резонансных мод оптического резонатора, которые могут влиять на характеристики выходного луча. Когда фазы разных частотных режимов синхронизированы, т. е. «сцеплены вместе», разные режимы будут интерферировать друг с другом, создавая эффект биения. Результатом является лазерный выход, который наблюдается в виде регулярно расположенных пульсаций. Лазеры, работающие в этом режиме с синхронизацией мод, обычно производят последовательность регулярно расположенных импульсов, каждый из которых имеет длительность от 10 ^-15 (фемто) до 10^-12 (пико) сек. Лазер с синхронизацией мод может обеспечивать чрезвычайно высокую пиковую мощность, чем тот же лазер, работающий в режиме модуляции добротности. Эти импульсы будут иметь огромную пиковую мощность, часто в диапазоне пиковой мощности 10 ¹² (тера) ватт.