44
2.7 LASER
Για τα Laser στερεάς κατάστασης επιτυγχάνεται με κατάλληλο φωτισμό. Η ενέργεια διέγερσης προσλαμβάνεται από φωτόνια κατάλληλης συχνότητας που προέρχονται από την πηγή φωτισμού.
Στα Laser ημιαγωγών η αντιστροφή πληθυσμού επιτυγχάνεται μέσω της ενέργειας που απορροφούν τα ηλεκτρόνια και οι οπές του μέσου, όταν αυτό υφίσταται ηλεκτρική πόλωση.
2.7.4 Η διαδικασία της επιλεκτικότητας των φωτονικών καταστάσεων Κατά τη λειτουργία ενός Laser στόχος μας είναι να έχουμε μια ισχυρή δέσμη φωτονίων που βρίσκονται στην ίδια κβαντική κατάσταση. Για να το πετύχουμε αυτό, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η αντιστροφή πληθυσμών. Όμως και πάλι αν οι επαγόμενες εκπομπές δε σχετίζονται μεταξύ τους, ο βαθμός ασυμφωνίας θα είναι μεγάλος. Επιθυμούμε τότε μεταξύ διαφορετικών φωτονικών καταστάσεων, στην κοιλότητα συντονισμού, λίγες να είναι οι ευνοϊκές που θα διατηρηθούν και θα ενισχυθούν, ενώ οι υπόλοιπες να εξαφανιστούν. Όσο λιγότερες τελικά οι ευνοϊκές καταστάσεις, τόσο καλύτερη επιλεκτικότητα εκπομπής θα έχουμε και τόσο μεγαλύτερος θα είναι ο βαθμός συμφωνίας που θα πετύχουμε. Μπορούμε να πετύχουμε τριών ειδών επιλεκτικότητα φωτονικών καταστάσεων. 1.
Κατευθυντική επιλεκτικότητα (direction selectivity).
Το ενεργό μέσο έχει τη μορφή επιμήκους κυλίνδρου. Τα φωτόνια που προκαλούν επαγόμενη εκπομπή, μαζί με αυτά που παράγονται, προκαλούν νέες εκπομπές κ.ο.κ. Για τα φωτόνια που η ορμή τους έχει τη διεύθυνση του άξονα συμμετρίας του κυλίνδρου, η πιθανότητα να παραμείνουν εντός του ενεργού μέσου μετά από πολλαπλές ανακλάσεις στα κάτοπτρα που το κλείνουν, είναι μεγαλύτερη έναντι αυτών που η ορμή τους σχηματίζει γωνία. 2.
Ενεργειακή επιλεκτικότητα (energy selectivity).
Στην πραγματικότητα, οι επιτρεπόμενες ενεργειακές στάθμες των ατόμων είναι πολλές, με αποτέλεσμα να μπορούμε να έχουμε πολλές διαφορετικές ενεργειακές μεταπτώσεις. Τα φωτόνια που παράγονται τότε έχουν διαφορετικές συχνότητες. Αν επιλέξουμε το υλικό των κατόπτρων ώστε να ανακλούν συγκεκριμένες απ’ αυτές ( οι