Today | 327 | |
Yesterday | 312 | |
This week | 1707 | |
Last week | 2154 | |
This month | 7148 | |
Last month | 14504 | |
All days | 3945533 |
Your IP: 13.59.127.63
MOZILLA 5.0,
Today: Nov 21, 2024
Laser Appcation
-
องค์ประกอบที่สำคัญในการทำให้เกิดแสงเลเซอร์ มีดังนี้
1. วัสดุที่ต้องการการกระตุ้นให้ปล่อยแสงเลเซอร์ (อาจเป็นของแข็ง ของเหลว แก๊สหรือสารประกอบ) ซึ่งเรียกว่า ตัวกลางเลเซอร์ (laser medium) หรือตัวกลางทำงาน (working medium หรือ active medium)
2. การทำให้เกิดการกลับประชากร (population inversion) ในตัวกลางทำงาน โดยกระบวนการที่เรียกว่า การปั๊มเลเซอร์ (laser pumping)
3. กระบวนการที่ทำให้เกิดการแกว่งกวัดเลเซอร์ (laser oscillation) เพื่อเพิ่ม (amplify) ความเข้มของกระบวนการปล่อยโฟตอนแบบกระตุ้นจนสามารถมีแสงเลเซอร์ออกมาได้ กระบวนการนี้ใช้กระจกเลเซอร์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวทำให้เกิดความสั่นพ้อง ดังรูปที่แสดงข้างล่างนี้
ถ้า N0 = จำนวนอะตอมที่ระดับพลังงาน E0 หรือสถานะพื้น (ground state)
N1 = จำนวนอะตอมที่อยู่ในสถานะกระตุ้น (excited state)
การปั๊ม ก็คือการให้พลังงานแก่อะตอมหรือโมเลกุลของตัวกลางแอคทีฟ เพื่อทำให้อะตอมหรือโมเลกุลถูกกระตุ้นจากสถานะพื้นฐานไปยังสถานะกระตุ้น
ประชากรปกติ จำนวนอะตอมที่สถานะพื้นจะมีจำนวนมากกว่า การเกิดการกลับประชากร จำนวนอะตอมที่สถานะกระตุ้น
จำนวนอะตอมที่สถานะกระตุ้น จะมีจำนวนมากกว่าจำนวนอะตอมสถานะพื้น
การปั๊มเลเซอร์มีหลายวิธี เช่น
- ใช้แสงไฟฉาย เรียกว่า ออพติกปั๊ม
- ใช้ไฟฟ้า เรียกว่า การปล่อยทางไฟฟ้า
ถ้าตัวกลางเลเซอร์เป็น
|
ในเลเซอร์แต่ละชนิดจะใช้กระจก M1 และ M2 แตกต่างกันไป กล่าวคือกระจก M1 และ M2 จะต้องเคลือบด้วยสารไดอิเล็กตริก หรือโลหะเพื่อให้
สะท้อนแสงเลเซอร์เฉพาะที่มีความยาวคลื่นที่ต้องการเท่านั้น เช่น ในกรณีของฮีเลียม-นีออนเลเซอร์ ถ้าต้องการแสงสีแดงที่ความยาวคลื่น 632.8 nm
ก็จะต้องเคลือบกระจก M1 ให้สะท้อนแสงสีแดงที่ความยาวคลื่นนี้ได้ 100% และกระจก M2 ให้สะท้อนแสงสีแดงได้ประมาณ 98% เป็นต้น
เมื่อเราให้พลังงานแก่ตัวกลางเลเซอร์ อะตอมหรือโมเลกุลของตัวกลางจะถูกปั๊มหรือถูกกระตุ้นจากสถานะพื้น ให้ไปอยู่ที่สถานะกระตุ้นแล้วจะปล่อยโฟตอน
ออกมาเพื่อกลับสู่สถานะพื้น ซึ่งการปล่อยโฟตอนแบบนี้เป็นการปล่อยตามธรรมชาติ โดยที่โฟตอนถูกปล่อยออกมาในทิศต่างๆ คือบางตัวอาจจะออกมาทางด้านข้าง
ซึ่งจะผ่านออกมาโดยเปล่าประโยชน์ แต่บางตัวจะมีทิศทางขนานกับแกนของตัวกลางเลเซอร์ ซึ่งผ่านออกมาแล้วจะตกกระทบกระจกเลเซอร์ M1 และ M2
แล้วสะท้อนกลับเข้าไปในตัวกลางเลเซอร์อีก ซึ่งจะไปกระตุ้นอะตอมซึ่งอยู่ที่สถานะกระตุ้นให้ปล่อยโฟตอนโดยวิธีการปล่อยโฟตอนแบบกระตุ้นอีก จึงเห็นได้ว่า
โดยวิธีนี้จำนวนโฟตอนจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ดังแสดงในรูปข้างล่าง
จากหลักการดังกล่าวนี้ กระจกเลเซอร์จะทำหน้าที่สะท้อนโฟตอนให้เคลื่อนที่กลับไปกลับมาระหว่างกระจก M1 และ M2 เพื่อทำให้เกิดการขยายเพิ่มจำนวนโฟตอนโดยวิธีการปล่อยแบบกระตุ้น จนกระทั่งถึงจุดที่เกิดการแกว่งกวัดเลเซอร์ ลำแสงเลเซอร์ก็จะถูกปล่อยผ่านออกมาทางกระจก M2 จะเห็นว่าโฟตอนที่ถูกสะท้อนจากกระจกเลเซอร์เข้าไปในตัวกลางเลเซอร์ เพื่อทำให้เกิดการปล่อยโฟตอนแบบกระตุ้นนั้น อะตอมหรือโมเลกุลของตัวกลางจะต้องอยู่ที่สถานะกระตุ้นอยู่แล้วในจำนวนที่มากกว่าจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ไม่ได้ถูกกระตุ้น นั่นคือตัวกลางอยู่ในสภาวะที่เกิดการกลับประชากรนั่นเอง....