Laser se nanaša na postopek in instrument ustvarjanja kolimiranih, enobarvnih, koherentnih svetlobnih žarkov s stimulirano amplifikacijo sevanja in potrebnimi povratnimi informacijami. V bistvu za lasersko ustvarjanje potrebuje tri elemente: "resonator", "dobiček" in "črpalni vir".
A. Načelo
Stanje gibanja atoma lahko razdelimo na različne ravni energije, in ko atom prehaja iz visoke energijske ravni v nizko energijsko raven, sprosti fotone ustrezne energije (tako imenovano spontano sevanje). Podobno, ko je foton vgrajen na sistem energije in ga absorbira, bo atom povzročil prehod z nizke energijske ravni v visoko energijsko raven (tako imenovana vzbujena absorpcija); Nato bodo nekateri atomi, ki prehajajo na višje ravni energije, prešli na nižje ravni energije in oddajali fotone (tako imenovano stimulirano sevanje). Ti gibi se ne pojavljajo izolirano, ampak pogosto vzporedno. Ko ustvarimo pogoj, na primer z uporabo ustreznega medija, resonatorja, dovolj zunanjega električnega polja, se stimulirano sevanje ojača tako, da se bo več kot stimulirana absorpcija, nato pa se na splošno oddajajo fotoni, kar ima za posledico lasersko svetlobo.
B. Klasifikacija
Glede na medij, ki proizvaja laser, lahko laser razdelimo na tekoči laser, plinski laser in trden laser. Zdaj je najpogostejši polprevodniški laser nekakšen laser v trdnem stanju.
C. Sestava
Večina laserjev je sestavljena iz treh delov: vzbujevalni sistem, laserski material in optični resonator. Sistemi vzbujanja so naprave, ki proizvajajo svetlobo, električno ali kemično energijo. Trenutno so glavna spodbudna sredstva lahka, elektrika ali kemična reakcija. Laserske snovi so snovi, ki lahko proizvajajo lasersko svetlobo, kot so rubini, berilijev steklo, neonski plin, polprevodniki, organska barvila itd. Vloga optičnega resonančnega nadzora je povečati svetlost izhodnega laserja, prilagoditi in izbrati valovno dolžino in smer laserja.
D. Aplikacija
Laser se široko uporablja, predvsem komunikacija z vlakni, laserski razpon, lasersko rezanje, lasersko orožje, laserski disk in tako naprej.
E. Zgodovina
Leta 1958 sta ameriška znanstvenika Xiaoluo in Townes odkrila čarobni pojav: ko sta postavila svetlobo, ki jo oddaja notranja žarnica na redki zemeljski kristal, bodo molekule kristala oddajale svetlo, vedno skupaj močne svetlobe. V skladu s tem pojavom so predlagali "načelo laserja", torej ko bo snov navdušena z enako energijo kot naravna frekvenca nihanja molekul, bo ustvarila to močno svetlobo, ki se ne razhaja - laser. Za to so našli pomembne dokumente.
Po objavi rezultatov raziskav Sciolo in Townesa so znanstveniki iz različnih držav predlagali različne eksperimentalne sheme, vendar niso bili uspešni. 15. maja 1960 je Mayman, znanstvenik v laboratoriju Hughes v Kaliforniji, sporočil, da je dobil laser z valovno dolžino 0,6943 mikronov, ki je bil prvi laser, ki so ga kdaj dobili ljudje, in Mayman je tako postal prvi znanstvenik, ki je na svet uvedel laserje na praktično področje.
Mayman je 7. julija 1960 napovedal rojstvo prvega laserja na svetu, Maymanova shema je, da uporabi visoko intenzivno bliskovito cev za stimuliranje kromijskih atomov v kristalu Ruby in tako ustvari zelo koncentrirani tanko rdečo svetlobo, ko ga izstrelimo na določeni točki, lahko doseže temperaturo višje od sonca.
Sovjetski znanstvenik H.γ Basov je izumil polprevodniški laser leta 1960. Struktura polprevodniškega laserja je običajno sestavljena iz P plasti, N plasti in aktivne plasti, ki tvorijo dvojno heterojunkcijo. Njegove značilnosti so: majhna velikost, učinkovitost visoke sklopke, hitrost odziva, valovna dolžina in velikost, ki ustrezajo velikosti optičnih vlaken, je mogoče neposredno modulirati, dobro skladnost.
Šest, nekaj glavnih smeri uporabe laserja
F. Laserska komunikacija
Uporaba svetlobe za prenos informacij je danes zelo pogosta. Na primer, ladje uporabljajo luči za komunikacijo, semaforji pa uporabljajo rdeče, rumene in zelene. Toda vsi ti načini prenosa informacij z navadno svetlobo so lahko omejeni le na kratke razdalje. Če želite informacije prenesti neposredno na oddaljena mesta skozi svetlobo, ne morete uporabljati navadne svetlobe, ampak le uporabljati laserje.
Torej, kako dostaviti laser? Vemo, da se lahko elektriko prenaša vzdolž bakrenih žic, vendar svetlobe ni mogoče prenašati po navadnih kovinskih žicah. V ta namen so znanstveniki razvili filament, ki lahko prenaša svetlobo, imenovano optična vlakna, imenovana vlakna. Optična vlakna so narejena iz posebnih steklenih materialov, premer je tanjši od človeških las, običajno 50 do 150 mikronov in zelo mehka.
Pravzaprav je notranje jedro vlaken visok indeks loma prozornega optičnega stekla, zunanja prevleka pa je izdelana iz nizkega indeksnega kozarca ali plastike z nizkim lomnim indeksom. Takšna struktura lahko na eni strani svetloba lomi vzdolž notranjega jedra, tako kot voda, ki teče naprej v vodni cevi, elektrika, ki se prenaša naprej v žico, tudi če na tisoče zasukov ne vpliva. Po drugi strani pa lahko nizko bolj refraktivna indeksna prevleka prepreči, da bi svetloba iztekala, tako kot vodna cev ne izteče in izolacijska plast žice ne vodi električne energije.
Videz optičnih vlaken rešuje način oddajanja svetlobe, vendar ne pomeni, da se z njo lahko prenaša vsaka svetloba zelo daleč. Samo visoka svetlost, čista barva, dober usmerjeni laser je najbolj idealen vir svetlobe za prenos informacij, vhod je z enega konca vlakna, skoraj ni izgube in izhoda z drugega konca. Zato je optična komunikacija v bistvu laserska komunikacija, ki ima prednosti velike zmogljivosti, visoko kakovostnega, širokega vira materialov, močne zaupnosti, trajnosti itd., Znanstveniki pa ga pozdravljajo kot revolucijo na področju komunikacije in je eden najbolj briljantnih dosežkov v tehnološki revoluciji.
Čas objave: junij-29-2023