Laser sa týka procesu a nástroja generovania kolimovaných, monochromatických, koherentných svetelných lúčov prostredníctvom stimulovaného amplifikácie žiarenia a potrebnou spätnou väzbou. V podstate laserová generácia vyžaduje tri prvky: „rezonátor“, „ziskové médium“ a „čerpací zdroj“.
A.
Stav pohybu atómu možno rozdeliť na rôzne úrovne energie a keď atóm prechádza z vysokej energetickej hladiny na nízku energetickú hladinu, uvoľňuje fotóny zodpovedajúcej energie (takzvané spontánne žiarenie). Podobne, keď fotón dopadne na systém na úrovni energie a absorbuje ho, spôsobí, že atóm prechádza z nízkej energetickej hladiny na vysokú energetickú úroveň (takzvaná excitovaná absorpcia); Potom niektoré atómy, ktoré prechádzajú na vyššie hladiny energie, prechádzajú na nižšie hladiny energie a emitujú fotóny (tzv. Stimulované žiarenie). Tieto pohyby sa nevyskytujú izolovane, ale často paralelne. Keď vytvoríme stav, napríklad použitie vhodného média, rezonátora, dostatočného externého elektrického poľa, stimulované žiarenie sa zosilní tak, aby viac ako stimulovaná absorpcia, potom všeobecne, budú emitované fotóny, čo bude mať za následok laserové svetlo.
B. Klasifikácia
Podľa média, ktoré produkuje laser, môže byť laser rozdelený na kvapalný laser, plynový laser a pevný laser. Teraz najbežnejším polovodičovým laserom je druh lasera v tuhom stave.
C. Zloženie
Väčšina laserov sa skladá z troch častí: excitačný systém, laserový materiál a optický rezonátor. Excitačné systémy sú zariadenia, ktoré produkujú ľahkú, elektrickú alebo chemickú energiu. V súčasnosti sú použité hlavné stimulačné prostriedky svetlo, elektrina alebo chemická reakcia. Laserové látky sú látky, ktoré môžu produkovať laserové svetlo, ako sú rubíny, berylium sklo, neónový plyn, polovodiče, organické farbivá atď. Úlohou optickej rezonancie je zvýšiť jas výstupného lasera, upraviť a vybrať vlnovú dĺžku a smer lasera.
D.
Laser sa široko používa, hlavne komunikácia s vláknami, laserové rozsahy, rezanie laserom, laserové zbrane, laserový disk a tak ďalej.
E. História
V roku 1958 americkí vedci Xiaoluo a Townes objavili magický fenomén: Keď vložili svetlo emitované vnútornou žiarovkou na krištáľ vzácnych zemín, molekuly kryštálu budú emitovať jasne, vždy spolu silné svetlo. Podľa tohto fenoménu navrhli „laserový princíp“, to znamená, že keď je látka vzrušená rovnakou energiou ako prirodzená frekvencia oscilácie jeho molekúl, vytvorí toto silné svetlo, ktoré sa nerozlišuje - laser. Našli za to dôležité dokumenty.
Po zverejnení výsledkov výskumu Sciolo a Townes vedci z rôznych krajín navrhli rôzne experimentálne schémy, ale neboli úspešní. Dňa 15. mája 1960 Mayman, vedec v Hughes Laboratory v Kalifornii, oznámil, že získal laser s vlnovou dĺžkou 0,6943 mikrónov, ktorý bol prvým laserom, ktorý kedy získal ľudia, a Mayman sa tak stal prvým vedcom na svete, ktorý predstavil lasery do praktickej oblasti.
Dňa 7. júla 1960 Mayman oznámil narodenie prvého lasera na svete, Maymanova schéma je použiť bleskovú trubicu s vysokou intenzitou na stimuláciu atómov chrómu v rubínovom kryštáli, čím sa vytvára veľmi koncentrovaný stĺp z tenkého červeného svetla, keď je prepustený v určitom okamihu, môže dosiahnuť teplotu vyššiu ako povrch slnka.
Sovietsky vedec H.y Basov vynašiel v roku 1960 polovodičový laser. Štruktúra polovodičového laseru sa zvyčajne skladá z vrstvy P, N vrstvy a aktívnej vrstvy, ktoré tvoria dvojitú heterojjunkciu. Jeho charakteristiky sú: malá veľkosť, účinnosť vysokej väzby, rýchlosť rýchlosti odozvy, vlnová dĺžka a veľkosť prispôsobenie sa veľkosti optických vlákien, môžu byť priamo modulované, dobrá koherencia.
Šesť, niektoré z hlavných smerov aplikácie lasera
F. laserová komunikácia
Použitie svetla na prenos informácií je dnes veľmi bežné. Napríklad lode používajú na komunikáciu svetlá a semafory používajú červené, žlté a zelené. Všetky tieto spôsoby prenosu informácií pomocou bežného svetla však môžu byť obmedzené iba na krátke vzdialenosti. Ak chcete prenášať informácie priamo na vzdialené miesta svetlom, nemôžete používať bežné svetlo, ale používať iba lasery.
Ako teda dodáte laser? Vieme, že elektrinu je možné prenášať pozdĺž medených drôtov, ale svetlo sa nedá prenášať pozdĺž bežných kovových drôtov. Na tento účel vedci vyvinuli vlákno, ktoré môže vysielať svetlo, nazývané optické vlákno, označované ako vlákno. Optické vlákno je vyrobené zo špeciálnych sklenených materiálov, priemer je tenší ako ľudské vlasy, zvyčajne 50 až 150 mikrónov a veľmi mäkké.
Vnútorné jadro vlákna je v skutočnosti vysoký index lomu priehľadného optického skla a vonkajší povlak je vyrobený z skla alebo plastu s nízkym indexom lomu. Takáto konštrukcia na jednej strane môže svetlo osvetliť pozdĺž vnútorného jadra, rovnako ako voda tečúca vpred vo vodnom potrubí, elektrina prenášaná dopredu v drôte, aj keď tisíce zvratov a zákrut nemá žiadny účinok. Na druhej strane, nízkorefrakčný indexový povlak môže zabrániť uniknutiu svetla, rovnako ako vodné potrubie neprenikne a izolačná vrstva drôtu nevykonáva elektrinu.
Vzhľad optických vlákien rieši spôsob prenosu svetla, ale to neznamená, že s ním môže byť akékoľvek svetlo prenášané veľmi ďaleko. Iba vysoký jas, čistá farba, dobrý smerový laser, je najviac ideálnym zdrojom svetla na prenos informácií, je vstupom z jedného konca vlákna, takmer žiadna strata a výstup z druhého konca. Optickou komunikáciou je preto v podstate laserová komunikácia, ktorá má výhody veľkej kapacity, vysokokvalitného, širokého zdroja materiálov, silnej dôvernosti, trvanlivosti atď. A vedci ju vítajú ako revolúciu v oblasti komunikácie a je jedným z najchudobnejších úspechov v technologickej revolúcii.
Čas príspevku: jún-29-2023