Laserul se referă la procesul și instrumentul de a genera fascicule de lumină coerente colimate, monocromatice, coerente prin amplificarea radiațiilor stimulate și prin feedback -ul necesar. Practic, generația cu laser necesită trei elemente: un „rezonator”, un „mediu de câștig” și o „sursă de pompare”.
A. Principiul
Starea de mișcare a unui atom poate fi împărțită în diferite niveluri de energie, iar atunci când atomul trece de la un nivel de energie ridicat la un nivel scăzut de energie, eliberează fotoni de energie corespunzătoare (așa-numita radiații spontane). În mod similar, atunci când un foton este incident pe un sistem de nivel de energie și absorbit de acesta, acesta va determina atomul să treacă de la un nivel de energie scăzut la un nivel ridicat de energie (așa-numita absorbție excitată); Apoi, unii dintre atomii care trec la niveluri mai mari de energie vor trece la nivelul nivelului de energie scăzut și vor emite fotoni (așa-numita radiație stimulată). Aceste mișcări nu apar izolat, dar adesea în paralel. Când creăm o afecțiune, cum ar fi utilizarea mediului corespunzător, rezonator, suficient câmp electric extern, radiația stimulată este amplificată astfel încât mai mult decât absorbția stimulată, apoi, în general, vor fi emise fotoni, rezultând lumină laser.
B. Clasificare
Conform mediului care produce laserul, laserul poate fi împărțit în laser lichid, laser cu gaz și laser solid. Acum, cel mai frecvent laser cu semiconductor este un fel de laser în stare solidă.
C. Compoziție
Majoritatea laserelor sunt compuse din trei părți: sistem de excitație, material laser și rezonator optic. Sistemele de excitație sunt dispozitive care produc energie ușoară, electrică sau chimică. În prezent, principalul mijloc de stimulare utilizat sunt reacția ușoară, electricitate sau chimică. Substanțele laser sunt substanțe care pot produce lumină laser, cum ar fi rubine, sticlă de beriliu, gaz de neon, semiconductori, coloranți organici, etc. Rolul controlului rezonanței optice este de a îmbunătăți luminozitatea laserului de ieșire, a regla și a selecta lungimea de undă și direcția laserului.
D. Aplicație
Laserul este utilizat pe scară largă, în principal comunicarea cu fibre, cu laser, tăiere laser, arme cu laser, disc laser și așa mai departe.
E. Istorie
În 1958, oamenii de știință americani Xiaoluo și Townes au descoperit un fenomen magic: când au pus lumina emisă de becul intern pe un cristal de pământ rar, moleculele cristalului vor emite lumină strălucitoare, mereu împreună. Conform acestui fenomen, ei au propus „principiul laserului”, adică atunci când substanța este excitată de aceeași energie ca frecvența naturală de oscilație a moleculelor sale, va produce această lumină puternică care nu se diverge - laser. Au găsit lucrări importante pentru acest lucru.
După publicarea rezultatelor cercetării lui Sciolo și Townes, oamenii de știință din diferite țări au propus diverse scheme experimentale, dar nu au avut succes. La 15 mai 1960, Mayman, un om de știință la Laboratorul Hughes din California, a anunțat că a obținut un laser cu o lungime de undă de 0,6943 microni, care a fost primul laser obținut vreodată de oameni, iar Mayman a devenit astfel primul om de știință din lume care a introdus lasere în domeniul practic.
La 7 iulie 1960, Mayman a anunțat nașterea primului laser din lume, schema lui Mayman este să folosească un tub flash de mare intensitate pentru a stimula atomii de crom într-un cristal de rubin, producând astfel o coloană de lumină roșie subțire foarte concentrată, când este trasă într-un anumit punct, poate atinge o temperatură mai mare decât suprafața soarelui.
Omul de știință sovietic H.γ Basov a inventat laserul semiconductorului în 1960. Structura laserului semiconductor este de obicei compusă din strat P, strat N și strat activ care formează dublu heterojuncție. Caracteristicile sale sunt: dimensiuni mici, eficiență ridicată de cuplare, viteză de răspuns rapid, lungime de undă și dimensiune potrivită cu dimensiunea fibrei optice, pot fi modulate direct, o coerență bună.
Șase, unele dintre principalele direcții ale aplicației de laser
F. Comunicare laser
Utilizarea luminii pentru a transmite informații este foarte frecventă astăzi. De exemplu, navele folosesc lumini pentru a comunica, iar semafoarele folosesc roșu, galben și verde. Dar toate aceste moduri de a transmite informații folosind lumina obișnuită pot fi limitate doar la distanțe scurte. Dacă doriți să transmiteți informații direct în locuri îndepărtate prin lumină, nu puteți utiliza lumină obișnuită, ci utilizați doar lasere.
Deci, cum livrați laserul? Știm că energia electrică poate fi transportată de -a lungul firelor de cupru, dar lumina nu poate fi transportată de -a lungul firelor metalice obișnuite. În acest scop, oamenii de știință au dezvoltat un filament care poate transmite lumină, numită fibră optică, denumită fibră. Fibra optică este confecționată din materiale speciale din sticlă, diametrul este mai subțire decât un păr uman, de obicei 50 până la 150 de microni și foarte moale.
De fapt, miezul interior al fibrei este un indice de refracție ridicat al sticlei optice transparente, iar acoperirea exterioară este confecționată din sticlă sau plastic index de refracție scăzut. O astfel de structură, pe de o parte, poate face lumina refractată de -a lungul miezului interior, la fel ca apa care curge înainte în conducta de apă, electricitatea transmisă înainte în sârmă, chiar dacă mii de răsuciri și viraje nu au niciun efect. Pe de altă parte, acoperirea cu indicele redus de refracție poate împiedica scurgerea luminii, la fel cum conducta de apă nu se scurge și stratul de izolare al firului nu conduce electricitate.
Aspectul fibrei optice rezolvă modul de transmitere a luminii, dar nu înseamnă că, cu ea, orice lumină poate fi transmisă foarte departe. Doar luminozitatea ridicată, culoarea pură, un laser direcțional bun, este cea mai ideală sursă de lumină pentru a transmite informații, este introdusă de la un capăt al fibrei, aproape nici o pierdere și ieșire din celălalt capăt. Prin urmare, comunicarea optică este în esență o comunicare cu laser, care are avantajele unei capacități mari, de înaltă calitate, o sursă largă de materiale, confidențialitate puternică, durabilitate etc. și este salutată de oamenii de știință ca o revoluție în domeniul comunicării și este una dintre cele mai strălucitoare realizări în revoluția tehnologică.
Timpul post: 29-2023 iunie