Varför är de flesta laserpekare röda?

Röda lasrar är ljus med längre våglängd som kan produceras med en enkel diod; detta alternativ är billigare och därför mer populärt på marknaden.
Alla av oss har någon gång i tiden stött på en laser. Kassörer i snabbköpet använder dem för att skanna streckkoden på dina matvaror. Professorer använder dem för att uppmärksamma eleverna på specifika föremål i en förmodligen vardaglig presentation. Kattägare använder dem för att distrahera sina munchkins och förvandla dem till YouTube-sensationer.
Förmodligen den mest populära användningen av en laserpekare (Foto: Seika Chujo /Shutterstock)

I grund och botten är vi alla ganska bekanta med liten röd prick från något område av livet, vilket fick mig att tänka, varför rött? Vi har naturligt ljus som delas upp i sju av dess ingående färger när vi passerar det genom ett prisma. Varför då, ger de flesta laserpekare oss bara en av de sju färgerna?

Lång historia kort, det är helt enkelt billigare för att producera laserpekare som avger ett rött ljus över alla andra varianter. Briljanta hjärnor som har utvecklat laserpekare i andra färger, men röda laserpekare fortsätter att göra det mest ekonomiska . Därför är de den produkt som helst för massproduktion och därmed den mest populära produkten på hyllan.

Så , varför är det billigare att producera en röd laserpekare än en laser av någon annan färg? För att förstå detta, låt oss titta närmare på vad dessa laserpekare faktiskt är och hur de fungerar.

Vad är en laser ?
En laser är i grunden en mycket fokuserad ljuskälla med förstärkt ljusstyrka. Faktum är att ordet laser är en förkortning som står för Ljusförstärkning genom stimulerad strålningsemission
(LASER).
En laser produceras när elektronerna i vissa material, såsom glas, kristall, diamant, etc., aktiveras genom absorption av energi från en elektrisk ström. Energisatta elektroner hoppar från lägre orbitaler till högre orbitaler inom atomen. När de återgår till “normalt”, dvs. grundtillstånd, frigör dessa tidigare strömförsörjda elektroner energi i form av fotoner. Alla fotoner som frigörs under denna interaktion tenderar att vara “sammanhängande” – topparna och dalarna för varje ljusvåg matchar exakt, så de är alla av samma färg.
Exciterade elektroner frigör energi i form av fotoner med specifik våglängd, vilket skapar starkt monokromatiskt ljus (Photo Credit: donatas1205/Shutterstock)
Pumpning och befolkningsinversion
När mer energi tillförs glaset/kristallen, strömförs flera elektroner. Detta är känt som pumpning. De rör sig som en till ett högre energitillstånd och sedan tillbaka till grundtillståndet. Detta fenomen kallas populationsinversion
. Populationsinversion leder till en större energisprängning, vilket skapar en sorts lavin av ljus, känd som stimulerad emission. Denna enorma energiutbrott, koncentrerad vid en enda punkt, blir ett laserljus.
Vem uppfann lasern?
Den första lasern skapades av en fysiker vid namn Theodore Maiman när han arbetade på Hughes Research Laboratories i Malibu 1960. Hans laser använde en stav av syntetisk rubin, försilvrad i ändarna, som skars i en sådan sätt att ljusstrålen skulle rikoschettera inuti den och få ljusstyrka innan den kom ut på andra sidan. Apparaten avgav en smal, stark ljusstråle med en våglängd på 694 nanometer.
elektroner från 'n' flyttar till 'p' och skapar koherenta fotoner som så småningom dyker upp som en laser ljus (Fotokredit: Designua/Shutterstock)
När en ström passerar genom pn-övergången exciteras elektroner från halvledaren 'p' och fyller luckorna i halvledaren 'n'. Toppen och botten av pn-övergången är belagda med en försilvrad yta. Exciterade elektroner frigör fotoner som fastnar i denna pn-övergång och fortsätter att studsa bort från de försilvrade ytorna. Som förklarats tidigare upplever pn-övergången så småningom en populationsinversion, vilket leder till stimulerad emission; detta kommer ut från korsningen som laserljus.
Varför är de flesta laserpekare röda?
Ljuset som kommer ut från en enkel halvledardiod från hyllköpta lasrar tenderar att vara i våglängdsintervallet 700-800 nanometer, och varierar därmed från orange till röd i färgen .
En enkel diod producerar rött laserljus (Foto: Edgewater Media/Shutterstock)
Men forskning tyder inte på rött utan grönt lasrar vara den mest fängslande ljuskällan eftersom det mänskliga ögat är mer känsligt för just den våglängden. Den lyser starkare och kan nå avstånd som är mycket större än en röd laser.
För att producera en grön laser, våglängden för det uppkommande ljuset måste vara under 600 nanometer. Att producera en fokuserad ljusstråle vid låg våglängd är komplicerat.
För det första sänder en standardhalvledardiod ut ett laserljus på cirka 800 nanometer. Detta ljus fokuseras på en neodymkristall, som omvandlar den till en infraröd stråle på 1000 nanometer i våglängd. Slutligen förs den resulterande strålen genom en specialiserad frekvensfördubblingskristall, varefter den kommer fram som ett grönt ljus med en våglängd på 530-540 nanometer.
Det är klart att produktionen av ett grönt laserljus kräver några mer specialiserade komponenter, så röda laserljus är de mest kostnadseffektiva att producera och förblir fortfarande den mest populära varianten av laser på marknaden.
Referenser
National Academy of s
MIT Technology Review
Lawrence Livermore National Laboratory
Western Texas A&M University
University of Chicago
Portland State University
Harvard University
Iowa State University
,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,