فكرة عمل الليزر — الإسكان المعكوس

الإسكان المعكوس (Population Inversion)

• الإسكان المعكوس: الحالة التي يكون فيها عدد الذرات في مستويات الإثارة العليا أكبر من عددها في المستويات الأدنى.
• في الحالة العادية تكون معظم الذرات في المستوى الأرضي، فلا بد من إثارتها بكثرة لتحقيق الإسكان المعكوس.
• يتحقق ذلك غالبًا بوجود مستوى شبه مستقر (Metastable) ذي فترة عمر طويلة نسبيًا تتجمع فيه الذرات المثارة.

خطوات توليد الليزر

• الوصول إلى الإسكان المعكوس بإثارة ذرات الوسط الفعال.
• انطلاق الطاقة من الذرات المثارة بالانبعاث المستحث.
• تضخيم الإشعاع داخل التجويف الرنيني: تتحرك الفوتونات ذهابًا وإيابًا بين المرآتين فتحث ذرات أخرى على مسارها لتصدر فوتونات جديدة، فيتضاعف عددها تدريجيًا.
• خروج الشعاع: عند وصول شدة الإشعاع داخل الوسط إلى حد معين يخرج جزء منه من المرآة شبه المنفذة في صورة شعاع ليزر، ويبقى الباقي داخل الوسط لاستمرار الانبعاث المستحث.

الإسكان المعكوس عن طريق مستوى ثالث

• تُثار الذرات من المستوى الأرضي إلى مستوى علوي، ثم تهبط سريعًا إلى مستوى شبه مستقر ذي عمر طويل.
• تتراكم الذرات في هذا المستوى فيتحقق الإسكان المعكوس بالنسبة للمستوى الأرضي.
• يؤدي سقوط فوتون على الذرات المثارة إلى انبعاث مستحث فيضاعف الفوتونات.