Laser odnosi się do procesu i instrumentu generowania kolimowanych, monochromatycznych, spójnych wiązek światła poprzez stymulowaną amplifikację promieniowania i niezbędne sprzężenie zwrotne. Zasadniczo wytwarzanie laserowe wymaga trzech elementów: „rezonatora”, „medium wzmocnienia” i „źródła pompowania”.
A. Zasada
Stan ruchu atomu można podzielić na różne poziomy energii, a gdy atom przechodzi z wysokiego poziomu energii do niskiego poziomu energii, uwalnia fotony odpowiedniej energii (tak zwane spontaniczne promieniowanie). Podobnie, gdy foton jest zdarzony w systemie poziomu energii i wchłaniany przez niego, spowoduje przejście atomu z niskiego poziomu energii do wysokiego poziomu energii (tak zwane wchłanianie wzbudzone); Następnie niektóre atomy, które przechodzą na wyższe poziomy energii, przejdą do niższych poziomów energii i emitują fotony (tak zwane promieniowanie stymulowane). Ruchy te nie występują w izolacji, ale często równolegle. Kiedy tworzymy warunek, taki jak użycie odpowiedniego medium, rezonatora, wystarczającego zewnętrznego pola elektrycznego, stymulowane promieniowanie jest wzmacniane tak, że więcej niż stymulowana absorpcja, a następnie ogólnie, będą emitowane fotony, co powoduje światło laserowe.
B. Klasyfikacja
Według medium wytwarzającego laser laser można podzielić na ciekłego lasera, lasera gazowego i lasera stałego. Teraz najczęstszym laserem półprzewodnikowym jest rodzaj lasera w stanie stałym.
C. Kompozycja
Większość laserów składa się z trzech części: systemu wzbudzenia, materiału laserowego i rezonatora optycznego. Systemy wzbudzenia to urządzenia wytwarzające energię światła, elektryczną lub chemiczną. Obecnie głównymi zastosowanymi środkami motywacyjnymi są światło, elektryczność lub reakcja chemiczna. Substancje laserowe to substancje, które mogą wytwarzać światło laserowe, takie jak rubiny, szkło berylum, gaz neonowy, półprzewodniki, barwniki organiczne itp. Rola kontroli rezonansu optycznego jest zwiększenie jasności lasera wyjściowego, dostosować i wybrać długość fali i kierunek lasera.
D. Zastosowanie
Laser jest szeroko stosowany, głównie komunikacja światłowodowa, laserowe, cięcie laserowe, broń laserowa, dysku laserowy i tak dalej.
E. Historia
W 1958 r. Amerykańscy naukowcy Xiaoluo i Townes odkryli magiczne zjawisko: kiedy umieścili światło emitowane przez wewnętrzną żarówkę na krysztale ziem rzadkich, cząsteczki kryształu emitują jasne, zawsze razem silne światło. Zgodnie z tym zjawiskiem zaproponowali „zasadę laserową”, to znaczy, gdy substancja jest wzbudzona tą samą energią, co częstotliwość naturalnej oscylacji jej cząsteczek, wytworzy to silne światło, które nie rozbiega się lasera. Znaleźli do tego ważne artykuły.
Po publikacji wyników badań Sciolo i Townes, naukowcy z różnych krajów zaproponowali różne programy eksperymentalne, ale nie odniosły sukcesu. 15 maja 1960 r. Mayman, naukowiec z Hughes Laboratory w Kalifornii, ogłosił, że uzyskał laser o długości fali 0,6943 mikronów, który był pierwszym laserem, jaki kiedykolwiek otrzymał przez ludzi, a zatem Mayman stał się pierwszym naukowcem na świecie, który wprowadził lasery w dziedzinę praktyczną.
W dniu 7 lipca 1960 r. Mayman ogłosił narodziny pierwszego lasera na świecie, schemat Maymana jest użycie rurki błyskowej o wysokiej intensywności do stymulowania atomów chromu w rubinowym krysztale, wytwarzając w ten sposób bardzo skoncentrowaną cienkową czerwoną kolumnę światła, gdy jest wystrzelony w określonym punkcie, może osiągnąć temperaturę wyższą niż powierzchnia słońca.
Radziecki naukowiec H.γ Basov wynalazł laser półprzewodnikowy w 1960 roku. Struktura lasera półprzewodnikowego składa się zwykle z warstwy P, warstwy N i warstwy aktywnej, która tworzy podwójną heterozłącz. Jego cechy to: niewielka, wysoka wydajność sprzęgania, szybka prędkość reakcji, długość fali i rozmiar dopasowane do wielkości światłowodu, można bezpośrednio modulować, dobrą spójność.
Sześć, niektóre główne kierunki aplikacji lasera
F. Komunikacja laserowa
Używanie światła do przekazywania informacji jest dziś bardzo powszechne. Na przykład statki używają świateł do komunikacji, a światła światła używają czerwonego, żółtego i zielonego. Ale wszystkie te sposoby przekazywania informacji za pomocą zwykłego światła mogą być ograniczone tylko do krótkich odległości. Jeśli chcesz przesyłać informacje bezpośrednio do odległych miejsc przez światło, nie możesz użyć zwykłego światła, ale używać tylko laserów.
Jak więc dostarczyć laser? Wiemy, że elektryczność można przenosić wzdłuż miedzianych drutów, ale światła nie można przenosić wzdłuż zwykłych drutów metalowych. W tym celu naukowcy opracowali włókno, które może przekazywać światło, zwane światłowodem, zwanym włóknem. Włókno optyczne jest wykonane z specjalnych materiałów szklanych, średnica jest cieńsza niż ludzkie włosy, zwykle od 50 do 150 mikronów i bardzo miękkie.
W rzeczywistości wewnętrzny rdzeń światłowodu jest wysoki współczynnik załamania światła przezroczystego szkła optycznego, a zewnętrzna powłoka jest wykonana ze szkła lub plastiku o niskim współczynniku załamania światła. Taka konstrukcja z jednej strony może spowodować, że światło zostało załamane wzdłuż wewnętrznego rdzenia, podobnie jak woda płynąca do przodu w rurze wodnej, elektryczność przenoszona do przodu w drucie, nawet jeśli tysiące zwrotów akcji nie mają wpływu. Z drugiej strony, niskoprzekująca się powłoka indeksowa może zapobiec wyciekaniu światła, podobnie jak rura wodna nie wycieka, a warstwa izolacyjna drutu nie prowadzi energii elektrycznej.
Pojawienie się światłowodu rozwiązuje sposób przesyłania światła, ale nie oznacza to, że wraz z nim każde światło może być przekazywane do bardzo daleko. Tylko wysoka jasność, czysty kolor, dobry laser kierunkowy, jest najbardziej idealnym źródłem światła do przesyłania informacji, jest wprowadzany z jednego końca włókna, prawie bez strat i wyjściu z drugiego końca. Dlatego komunikacja optyczna jest zasadniczo komunikacją laserową, która ma zalety dużej pojemności, wysokiej jakości, szerokiego źródła materiałów, silnej poufności, trwałości itp., I jest okrzyknięta przez naukowców jako rewolucja w dziedzinie komunikacji i jest jednym z najbardziej genialnych osiągnięć w rewolucji technologicznej.
Czas po: 29-2023