¿Por qué los rayos láser son tan delgados?

Answer 1

No hay una razón absoluta para que tengan que ser delgadas. “LÁSER” es solo Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación, así que si solo prepara un medio de ganancia Óptico en su estado excitado y coloca una luz de “semilla” de la frecuencia correcta, saldrá amplificado, pero por lo demás con cualquier haz Forma con la que entró. Mientras eso suceda, técnicamente tienes un láser, aunque es igualmente un amplificador óptico.

Lo que impulsa tener un haz relativamente delgado y colimado es que generalmente es ventajoso colocar el medio de ganancia en una cavidad óptica. Al rebotar la luz muchas veces entre espejos opuestos, le da a la luz más oportunidad de interactuar con el medio. Eso permite más amplificación para los muchos medios que no liberan energía lo suficientemente rápido para la operación de un solo paso en una longitud razonable. También proporciona más control sobre la longitud de onda / frecuencia de salida: la salida está restringida para estar en un rango que el medio de ganancia amplificará (típicamente estrecho, pero no tan estrecho, por ejemplo, 9.6-10.4 µm para un láser de dióxido de carbono) y eso resonará en la cavidad. Por lo general, es la cavidad la que da a los láseres el haz extremadamente monocromático, coherente y colimado por el que son famosos.

Entonces, aunque en teoría las cavidades ópticas pueden ser de todo tipo de formas exóticas, la versión con dos espejos planos o casi planos es fácil de construir y trabajar, y naturalmente proporciona un haz de salida muy direccional (si hace que uno de los espejos sea un poco menos que reflejando perfectamente). El ancho del haz es una compensación: si lo haces demasiado estrecho, el haz se desviará rápidamente de una manera incontrolada debido a la difracción. Por otro lado, rápidamente obtiene rendimientos decrecientes y hacer que el haz sea más ancho de lo que necesita requiere espejos más grandes y más caros, más volumen de ganancia, etc. Si necesita un haz ancho para una aplicación de precisión, por ejemplo, holografía. Por lo general, es mejor comenzar con un haz de ancho moderado y expandirlo con lentes.

Answer 2

Se supone que son delgadas. La coherencia mantiene los rayos láser enfocados en la distancia. No puede usar una linterna para quemar un misil o enviar una señal por millas, pero puede usar un láser para esas aplicaciones debido a su delgadez (coherencia). (Obviamente, no todos los láseres explotan las cosas, eso depende de los elementos químicos en uso).