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了解差異:氣體和二極管激光器

了解差異:氣體和二極管激光器


作者: Ethan Holmes, 2019

“激光”一詞是受刺激的輻射發射的光放大的首字母縮寫。激光器用於各種用途,包括將數據存儲在光盤上,切割材料,甚至只是指向物體。以下是兩種常見類型的激光器及其工作原理。

氣體激光器

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氣體激光器由一管氣體組成,兩端都有鏡子,一個是全反射的,另一個是部分反射的。當管被電場激發時,氣體原子(1)中的電子跳躍到更高的能級(2),然後立即回落到其原始水平。當它們落下時,多餘的能量以光子的形式釋放出來,產生光(3)。這種光在兩個反射鏡之間反射,這兩個反射鏡充當光的諧振腔。每個脈衝都會增加光線的強度,當光線足夠強烈時,它會通過較少反光的鏡子照射。

二極管激光器

二極管激光器實際上與氣體激光器非常相似,只是特殊的半導體材料取代了氣體。由於電流流過半導體,所以產生光,並在鏡像腔中諧振,直到它足夠強烈以透過。所產生的光束在離開芯片後迅速發散,因此使用透鏡准直光,使光線平行。使用半導體可以使激光更小,更不易碎。

顏色

根據激光介質(激光管中的氣體或所用的半導體材料),激光器將產生不同顏色的光。這是因為不同激光介質中的電子發射不同波長的光子。在二極管激光指示器的情況下,激光照射多種材料以改變發射光的波長,從而產生不同的顏色。激光的顏色實際上與激光的功率無關,不同顏色的激光器都可以具有相同的額定功率。

激光燈

由於激光的產生方式,它是單色的(一種顏色),僅包含一種波長的光。激光也是連貫的,意味著所有光子彼此同相。這些特性使激光與自然光分開,自然光通常是多色的而不是相干的。

安全

並非所有激光都是平等的。有些激光器可以安全地供任何人使用,而其他激光器可能會因誤用而導致嚴重燒傷或失明。

兩個主要組織根據其可能造成傷害的可能性為激光創建了分類:食品藥品管理局(FDA)和國際電工委員會(IEC)。

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