Skill Builder:氣體及二極體雷射的差異

十二月 31, 2015
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「雷射(laser)」這個詞是「受激輻射之光放大(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)」的縮寫。雷射的用途很多,包括在光碟上寫入資料、切割材料,也可以單純用在雷射筆上。以下我們要討論的是兩種常見的雷射和它們的原理。
氣體雷射
氣體雷射由兩端裝有鏡面的氣體管構成,其中一端的鏡面為完全反射,而另一端為部份反射。當氣體管被電場激發時,氣體的原子中的電子會(1)躍升到更高的能階,接著(2)立刻回到原本的能階。回到原本能階時,多餘的能量會以光子形式釋放,(3)產生光。這個光線會在兩個鏡面之間反射,構成光線的共振腔,每一次的脈衝都會增加光線的強度,而當光線夠強時,就會穿透反射性較低的鏡面。
二極體雷射

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二極體雷射其實原理和氣體雷射很像,但以特殊的半導體材料取代氣體,由通過半導體的電流產生光,並且在裝有鏡面的腔中共振,直到強度提升到足以穿透的程度。結果所產生的光線在離開晶片後會快速發散,所以用一個鏡片來瞄準光線,使光線平行。半導體的使用讓雷射裝置體積更小,而且較不脆弱。

顏色
因雷射介質(雷射管中使用的氣體或半導體)的不同,雷射會有不同顏色的光。這是因為不同的雷射介質中的電子會釋放不同波長的光子。對二極體雷射筆而言,雷射會通過多種材質來改變釋放的光的波長,產生不同的顏色。雷射的顏色其實和雷射的強度無關;不同顏色的雷射也可能有相等的功率額定值。

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雷射光
因其產生的方式,雷射光是單色的,只含有一種波長的光。雷射光也是同調的,也就是每一個光子都是同相的。這些特性讓雷射光和自然光不同,因為自然光通常為多色分光且不同調。
 
安全性
並非所有的雷射都是相同的。有些雷射可以讓任何人使用,而也有一些在誤用時可能造成嚴重燒傷或失明。
美國食品藥物管理局(FDA)和國際電工委員會(IEC)根據潛在傷害對各種雷射進行歸類。


JORDAN BUNKER
Maker Media技術編輯、MAKER、駭客、藝術家、業餘科學家、假冒工程師、建造者、自造者。
(譯:屠建明)
[原文]
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