Laser

二氧化碳雷射

二氧化碳雷射 (Carbon Dioxide Laser)
國立臺灣大學物理系 蔡雨錡

要了解二氧化碳雷射前,首先要來了解雷射。電子狀態有不同的能階,當電子自發地從高能階往低能階躍遷時會釋放出相應能量的電磁波,這樣的現象稱做自發射 (spontaneous emission)。如果有外界干擾(例如入射電磁波),也會促使電子從高能階往低能階躍遷,如此而釋放出電磁波的現象稱為受激發射 (stimulated emission)。雷射就是靠這種「以光生光」的機制來產生相干性很好的光源。受激發射的概念是愛因斯坦在1917年首度提出。受激發射所有光學特性跟自發辐射相同,包括频率、相位、前进方向,只是光的强度放大。而「laser」就是受激發射的光訊號放大 (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 的縮寫。

鉻與紅寶石雷射(Chromium and Ruby Laser)

鉻與紅寶石雷射(Chromium and Ruby Laser)
國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳忠城老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

1797年發現 Chronium 鉻,就如同它名稱的由來一樣,鉻的化合物多具有鮮艷的色彩。鉻通常是形成3價和6價的離子價,在水溶液中以鉻離子(Cr3+)、鉻酸根離子(CrO42-)或重鉻酸根離子(Cr2O72-)的形態與各種金屬或分子結合。隨著鍵結形式的不同,從紅色到紫色幾乎可以顯現任何顏色,所以自古以來鉻化合物就作為各種顏料使用。即使雷射,鉻也是不可或缺的。

雷射的分類

雷射的分類(Types And)
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

雷射根據它的活性介質(active media)的狀態,可以分為以下幾種:
1. 氣態雷射(Gas lasers):常見的有氦氖(He Ne)雷射、二氧化碳雷射和氬離子雷射。其中氦氖雷射因為便宜而曾經在教育界被大量使用;二氧化碳雷射則因為效率很高而被曾使用在工業切割的高功率雷射。氬離子雷射也因為頻寬很窄,因此曾常被使用在研究用的實驗室中。

雷射(Laser)概論

雷射(Laser)概論
國立台南第一高級中學二年級黃政翰/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

雷射是一種會釋放同調光的光電裝置。”雷射”(LASER)一詞是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的縮寫。雷射會釋放出有窄波段光譜(單色光)且低發散的光束。雷射光與會發散較廣,且長波段光譜的非同調光(與本身不同相)熾熱電燈泡,以及非同調的 LED 光有著極大的不同。

雷射(Laser)的設計(Design)

雷射(Laser)的設計(Design)
國立台南第一高級中學二年級王昱哲/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

一台雷射包含了雷射增益介質 gain medium,該介質放置在其高度反射的光學諧振腔裡,並且提供雷射增益介質能量。雷射增益介質能以受激發射 stimulated emission的方式,增強光的能量。共振腔的最簡形式包含了兩片反射鏡,這兩片反射鏡促使光在雷射增益介質兩旁來回穿梭。通常其中一片玻璃是部份透明,雷射則是由這個鏡子射出。