光激光器都是根据相同的基本原理工作的,尽管事实上在细节上有相当大的变化,特别是在缩放方面。小型手持式激光笔可以由单个AAA干电池供电,而最大的激光器则是由核反应堆供电的巨型机器。
所有激光器都包括谐振腔。光在任一端反射反射表面,通过外壳的共振性限制在单个频率上。激光束通过部分反射端口在一端出现。图片的一个关键部分是坐在附近的能源。它以连续的基础将光或电力注入外壳中。该器件称为激光泵,而没有它可以没有激光动作。
第一个红宝石激光器:合成红宝石是激光增益/放大介质。氙闪管通过光学泵送激励它。早期激光器所需的杆端部抛光,使得它们在输出光的波长的四分之一内平坦并且在几秒钟内彼此平行。杆端被镀银,完全,另一个部分地,反射端部用作使杆充当法布里 - Péroot的标准龙。现代激光器经常使用带有抗反射涂层的杆,或者在啤酒人角度下切割和抛光。这消除了杆端的反射。然后,外部电介质镜用于形成光学腔。
出现的光被限制在单个频率并极化,这意味着波形沿着单个平面振荡。不仅频率均匀(简单的滤波器会为此),而且可以精确同步波形。因此,光线不会彼此干扰。因此,与来自传统抛物面反射器的光不同,光束不会涂抹在较宽的锥体中。因此,当激光束瞄准远距目标时,全电力转移到微小区域。
目前最强大的激光器额定功率为500万亿瓦。这是美国在任何给定时刻所使用的电力的1000倍。这是可能的,因为激光束是以短持续时间脉冲发射的,所以这种比较可能是误导。尽管如此,激光束的强度是惊人的——地球上的激光能够爆破月球表面的岩石。
许多激光器,包括短脉冲激光器,都是专门为军事目的而设计的。高能窄束可以在遥远的地方实时造成巨大的破坏。
在伯克利实验室的加速器(BELLA)里,有一台用于非军事目的的超高功率激光器。2012年7月20日,它发射了40飞秒的脉冲,瞬间成为世界上最强大的激光器。每个脉冲的压缩输出能量为42.2焦耳,激光输出的总功率为1亿瓦特。
伯克利激光设备的剖面图。
伯克利激光器是为了与粒子加速器协同工作而开发的,粒子加速器需要一个高度局域(空间和时间)的能量脉冲。这是通过产生穿过等离子体的电子密度波来实现的。随后的激光束穿过包裹在蓝宝石或其他晶体材料中的气体或等离子体。自由电子在短脉冲中被加速到高能级。这就是它们的强度。
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