A generazione di laser

A generazione di laser
A generazione di laser hè stata pruposta da Einstein in u 1916 cù a so teoria di "emissione spontanea è stimulata". Sta teoria custituisce a basa fisica di i sistemi laser muderni. L'interazione trà i fotoni è l'atomi pò purtà à trè prucessi di transizione: assorbimentu stimulatu, emissione spontanea è emissione stimulata. Finu à quandu l'emissione stimulata pò esse sustenuta è stabile, si ponu ottene laser. Dunque, devenu esse fabbricati dispositivi speciali - laser. A cumpusizione di un laser hè generalmente cumposta da trè parti principali: a sustanza di travagliu, u dispusitivu d'eccitazione è u risonatore otticu.

1. Sustanza di travagliu

A sustanza in un laser chì pò generà luce laser hè chjamata sustanza di travagliu. In circustanze nurmali, a distribuzione di i numeri atomichi in a sustanza à ogni livellu d'energia hè una distribuzione nurmale. U numeru d'atomi à u livellu d'energia più bassu hè sempre più grande di quellu à u livellu d'energia più altu. Dunque, quandu a luce passa per u statu nurmale di a sustanza luminescente, u prucessu d'assorbimentu hè dominante, è a luce s'indebulisce sempre. Per fà chì a luce si rinfurza dopu avè passatu per a sustanza luminescente è ottene l'amplificazione di a luce, hè necessariu fà chì l'emissione stimulata sia dominante. Per fà chì u numeru d'atomi à u livellu d'energia più altu sia più grande di quellu à u livellu d'energia più bassu, sta distribuzione hè opposta à a distribuzione nurmale è hè chjamata inversione di u numeru di particelle.
2. Dispositivu d'eccitazione
A funzione di u dispusitivu d'eccitazione hè di eccità l'atomi in un livellu d'energia più bassu à un livellu d'energia più altu, permettendu à a sustanza di travagliu di ottene una inversione di u numeru di particelle. I livelli d'energia di a sustanza includenu u statu fundamentale è u statu eccitatu, è ancu un statu metastabile. U statu metastabile hè menu stabile chè u statu fundamentale, ma assai più stabile chè u statu eccitatu. Relativamente parlante, l'atomi ponu stà in u statu metastabile per un periodu di tempu più longu. Per esempiu, l'ioni di cromu (Cr3+) in u rubinu anu un statu metastabile cù una durata di vita di l'ordine di 10-3 secondi. Dopu chì a sustanza di travagliu hè eccitata è ottene l'inversione di u numeru di particelle, inizialmente, per via di e diverse direzzione di propagazione di i fotoni emessi da a radiazione spontanea, i fotoni di radiazione stimulata anu ancu diverse direzzione di propagazione, è ci sò parechje perdite in output è assorbimentu; ùn si pò generà un output laser stabile. Per permette à a radiazione stimulata di cuntinuà à esiste in u vulume limitatu di a sustanza di travagliu, hè necessariu un risonatore otticu per ottene a selezzione è l'amplificazione di a luce.
3. Risonatore otticu
Hè una coppia di specchi riflettenti mutuamente paralleli installati à e duie estremità di a sustanza di travagliu, perpendiculari à l'asse principale. Una estremità hè un specchiu à riflessione tutale (cù un tassu di riflessione di 100%), è l'altra estremità hè un specchiu parzialmente trasparente è parzialmente riflettente (cù un tassu di riflessione da 90% à 99%).
E funzioni di u risonatore sò: ① generà è mantene l'amplificazione ottica; ② selezziunà a direzzione di a luce di uscita; ③ selezziunà a lunghezza d'onda di a luce di uscita. Per una sustanza di travagliu specifica, per via di diversi fattori, a lunghezza d'onda di a luce emessa attuale ùn hè micca unica, è u spettru hà una certa larghezza. U risonatore pò ghjucà un rolu di selezzione di frequenza, rendendu megliu a monocromaticità di u laser.