Embed Size (px)
Citation preview
Chương 7: LASER
Dịch tiếng anh chuyên ngành điện tử viễn thông
http://www.mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html
Liên hệ: [email protected] hoặc [email protected]
Nội dungI.GIỚI THIỆU LASER
II.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
III.CẤU TẠO CỦA LASER
IV.HỆ BA MỨC NĂNG LƯỢNG
IV.HỆ 4 MỨC NĂNG LƯỢNG
V.CÁC LOẠI LASER
Laser là thuật ngữ viết tắt của Light Amplication by Stimulated emission of radiation.
I.GIỚI THIỆU LASER
Nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích.
Laser có độ đơn sắc cao.
Đặc trưng của nguồn sáng laser
Tức là ánh sáng laser có độ đồng đều màu cao hơn các nguồn sáng khác (chính xác là: khoảng tần số của ánh sáng phát ra hẹp).
Laser có độ định hướng cao.
Laser là nguồn sáng có năng lượng cao
Laser có độ đơn sắc cao.
Laser có độ định hướng cao.
Sự đồng bộ về pha.
Laser là nguồn sáng kết hợp.
Laser xanh 532 nm dùng trong các buổi thuyết trình.
Ứng dụng của laser
Laser Excimer dùng trong phẫu thuật cận thị.
Laser Nd:YAG dùng trong phẫu thuật thẩm mỹ.
Laser trong máy in.
Laser trong CD player.
Laser ruby (laser rắn)
Cấu trúc của một số laser
Laser He-Ne (laser khí)
Laser pointer 532 nm (laser bán dẫn)
Họat động của laser (trình mô phỏng laser của PHET).
https://phet.colorado.edu/vi/simulation/lasers
Dịch chuyển hấp thụ
II.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
ikikiBN'n
ikikiBN'n
Bức xạ tự phát
ikikiBN'n
n1 = NkAki
Bức xạ cưỡng bức
kikikBNn 2
Mật độ đảo lộn
Nhiệt độ càng cao, số nguyên tử càng nhiều.
Mức năng lượng càng cao, số nguyên tử càng ít.
Nếu số nguyên tử ở trạng thái kích thích nhiều hơn số nguyên tử ở trạng thái thấp ta nói hệ có hiện tượng mật độ đảo lộn.
ikikiBN'n
III.CẤU TẠO CỦA LASER
Môi trường họat chất
Buồng cộng hưởng
Buồng cộng hưởng
Bộ phận bơm (bơm quang học)
Bộ phận bơm (bơm bằng dòng điện cao áp, truyền kích thích qua va chạm)
Bộ phận bơm (bơm bằng dòng điện qua chất bán dẫn)
•Kích thích bằng laser khác.•Kích thích bằng phản ứng hóa học.•Kích thích bằng khí động học …
Nội dung buổi tiếp theo
IV.HỆ BA MỨC NĂNG LƯỢNG
IV.HỆ 4 MỨC NĂNG LƯỢNG
V.CÁC LOẠI LASER
BÀI TẬP PHÂN CỰC DO PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ, GÓC TỚI BREWTER
Ánh sáng phản chiếu trên một mặt thủy tinh đặt trong không khí sẽ bị phân cực toàn phần khi góc khúc xạ bằng 30 độ. Tìm chiết suất của loại thủy tinh trên.
Đáp số: 1,73
Chiếu một chùm ánh sáng tự nhiên lên mặt một bản thủy tinh nhẵn bóng, nhúng trong một chất lỏng. Tia phản xạ (trên mặt thủy tinh) hợp với tia tới một góc 97 độ, và bị phân cực toàn phần, xác định chiết suất của chất lỏng, cho ntt=1,5.
Đáp số: 1,33
Xác định góc tới Brewter của một mặt thủy tinh có chiết suất n1=1,57 khi môi trường ánh sáng tới là:a)Không khí.b)Nước (chiết suất 4/3)
Đáp số: 57030’; 49040’
Một chất có góc giới hạn của hiện tượng phản xạ toàn phần bằng 45 độ. Tìm góc tới Brewter ứng với chất đó.
Một chùm tia sáng, sau khi truyền qua chất lỏng đựng trong bình thủy tinh, phản xạ trên đáy bình. Tia phản xạ bị phân cực toàn phần khi góc tới trên đáy bình bằng 45037’, chiết suất của bình thủy tinh n=1,5. Tính:a)Chiết suất của chất lỏngb)Góc tới trên đáy bình để chùm tia phản xạ toàn phần trên đó.
Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường chiết suất cao sang môi trường chiết suất thấp.
Hay ánh sáng đi từ chất đó sang không khí.
Dựa vào công thức phản xạ toàn phần suy ra được chiết suất của chất đó.
Có chiết suất suy ra được góc Brewter
Một chùm tia sáng, sau khi truyền qua chất lỏng đựng trong bình thủy tinh, phản xạ trên đáy bình. Tia phản xạ bị phân cực toàn phần khi góc tới trên đáy bình bằng 45037’, chiết suất của bình thủy tinh n=1,5. Tính:a)Chiết suất của chất lỏngb)Góc tới trên đáy bình để chùm tia phản xạ toàn phần trên đó.
Bài 3.8/trang 49/SBT Lương Duyên Bình
IV.HỆ BA MỨC NĂNG LƯỢNG
HỆ HAI MỨC NĂNG LƯỢNG
Lúc đầu số nguyên tử ở mức 1 lớn hơn số nguyên tử ở mức 2.Dùng bơm quang học tần số làm các nguyên tử từ mức 1 lên mức 2.
Khi số nguyên tử ở mức 2 bằng nguyên tử ở mức 1, tốc độ hấp thụ bằng tốc độ phát xạ cưỡng bức, số nguyên tử ở mức 2 không tăng. thêm.Hệ giống như không hấp thụ được ánh sáng.
Hệ hai mức năng lượng không thể đạt được nghịch đảo độ tính lũy.
HỆ BA MỨC NĂNG LƯỢNG
Giả sử mức 2 là mức siêu bền, tức thời gian sống của nguyên tử trên mức 2 rất lớn.
Dùng bơm quang học với tần số thích hợp ta có thể đưa nguyên tử từ mức 1 lên mức 3.
Các nguyên tử không ở lâu trên mức 3 mà dịch chuyển về mức 2 và tụ tập ở đó vì thời gian sống ở mức 2 lớn.
Lúc này số nguyên tử ở mức 2 sẽ lớn hơn số nguyên tử ở mức 1.
Vậy giữa mức 1 và 2 đã có đảo lộn mật độ.
Chúng ta giả sử môi trường hoạt tính có khả năng tạo xác suất chuyển dời từ mức 3 xuống mức 2 lớn hơn từ mức 3 xuống mức 1.
Ta có ngưỡng bơm laser là:
Giả sử mức 3 là mức siêu bền, tức thời gian sống của nguyên tử trên mức 3 rất lớn.
Dùng bơm quang học với tần số thích hợp ta có thể đưa nguyên tử từ mức 1 lên mức 4.
V.HỆ 4 MỨC NĂNG LƯỢNG
Các nguyên tử không ở lâu trên mức 4 mà dịch chuyển về mức 3 và tụ tập ở đó vì thời gian sống ở mức 3 lớn.
Bức xạ tự phát từ mức 4 xuống mức 2 sau đó xuống mức 1 rất yếu.
Vậy giữa mức 3 và 2 đã có đảo lộn mật độ.
Chúng ta giả sử môi trường hoạt tính có khả năng tạo xác suất chuyển dời từ mức 4 xuống mức 3 lớn hơn từ mức 3 xuống mức 2 và mức 4 xuống mức 2.
Ta có ngưỡng bơm laser là:
V.CÁC LOẠI LASER
LASER RẮN
Ví dụ tiêu biểu: Laser Ruby
Hấp thụ mạnh nhất
Cơ chế hoạt động
Phương pháp kích thích (bơm quang học)
LASER KHÍ
Ví dụ tiêu biểu: He-Ne
Cơ chế hoạt động
LASER BÁN DẪN
Cơ chế hoạt động
Khi hai lớp bán dẫn p và n tiếp xúc nhau (chưa có điện trường ngoài).
Sau đó quá trình tái hợp nhanh chóng kết thúc.
Khi có điện trường ngoài, các electron và lỗ trống tiếp tục di chuyển qua lớp tiếp xúc.
Phương pháp đảo lộn mật độ trong laser bán dẫn: tăng mật độ dòng.
Phương pháp đảo lộn mật độ trong laser bán dẫn: giảm độ dày vùng hoạt tính.
Buồng cộng hưởng: là các mặt phẳng tinh thể.
Buồng cộng hưởng: tạo sự chênh lệch chiết suất giữa vùng hoạt tính và các vùng lân cận.
Buồng cộng hưởng: dùng cấu trúc phản hồi phân bố.
