Valaki eltudná magyarázni a mézer működését és felépítését egyszerűen?

Általánosan a működésük majdnem ugyan olyan, és a frekvenciájuk tér el.

Sokféle lézer és mézer van, konkrétan a hidrogén és he-ne lézer közötti legnagyobb különbség az az, ahogyan elérik a "populáció inverziót". Egy lézer és egy mézer akkor tud effektíven működni, ha a gerjesztett atomok populációja nagyobb az alapállapotban lévőknél. A hidrogén mézer mágneses úton szétválasztja a gerjesztett és alapállapotú atomokat, így a kívánt helyen lesz nagy a gerjesztett populáció.

A He-Ne lézernél nincs ilyen elválasztás, "egyszerűen" más anyagot használnak. A lényeg, hogy az elektront egy adott energiaszintre viszik, aminek a felezési ideje igen rövid (nanoszekundumok) és leesik egy alacsonyabb energiájú szintre, miközben az energia különbözetet nem elektromágneses sugárzással adja le, hanem hő (atomvibrálás) formájában. Ez az új energiaszint, amire az elektron került, nagy felezési idejű, tehát itt össze tudunk gyűjteni egy nagy adag populációt és stimulált emisszióra kényszeríthetjük őket, ekkor az elektron elektromágneses sugárzást bocsát ki, adott frekvencián. Van, hogy nem az alapállapotba ugrik vissza, hanem egy újabb metastabil állapotba, megint csak rövid felezési idővel, a feles energiát hő formájában adja le és visszatér az alapállapotba, ahol újra gerjeszthetjük. A legtöbb lézer tehát 4 szintes módszerrel működik. Persze a hőveszteség miatt sokat fogyasztanak. Hogy miért jobbak/rosszabbak a különböző szintezések, illetve pontosan hogyan is ugrál az elektron az energiaszintek között, azt én sem tudom/nem világos, még nem tartunk ott a kurzusban, vagy talán a következő években fog csak kiderülni :)

És végezetül: vannak a He-Ne lézerhez hasonlóan működő mézerek, csak én konkrétan a hidrogénesről írtam. A fő különbség a frekvenciatartomány.

A 3 szintes lézernél az elektron alapállapotból ugrik egy instabil állapotba, csupán vibráció (hő) formájában távozik az energia, rövid felezési idővel, így egy kicsit alacsonyabb de stabil energiaszintre kerül hosszú felezési idővel. Ezután stimulált emisszióval ugrik vissza az alapállapotba. A gond az, hogy az így a foton, ami a 3. szintről az első szintre ugráskor generálódott, újra gerjeszthet egy alapállapotban lévő elektront és elnyelődik. Az elektron visszaugrik a 2-es állapotba. Tehát van egy bizonyos blokkolás az összpopulációban. Ábrázolás itt:

[link]

A 4 szintes lézert is nézd meg, mielőtt elolvasod a leírást:

[link]

Tehát a 4 szintesnél a 3 szintről nem alapállapotba, hanem egy rövid felezési idejű szintre ugrik az elektron, és onnan ugrik vissza nanoszekundumok alatt alapállapotba, mielőtt egy foton visszaugraszthatná a 3-as állapotba. Ugye ha alapállapotba került, akkor onnan csak a 2-es szintre tud lépni, a fotonok, amiket generálni akartunk, nem nyelődnek el a berendezés anyagában. A lézer így sokkal jobb hatásfokkal üzemel.