Laser refererer til prosessen og instrumentet for å generere kollimerte, monokromatiske, koherente lysstråler gjennom stimulert strålingsforsterkning og nødvendig tilbakemelding. I utgangspunktet krever lasergenerering tre elementer: en "resonator", et "forsterkningsmedium" og en "pumpekilde."
A. Prinsipp
Bevegelsestilstanden til et atom kan deles inn i ulike energinivåer, og når atomet går over fra et høyt energinivå til et lavt energinivå, frigjør det fotoner med tilsvarende energi (såkalt spontan stråling). På samme måte, når et foton faller inn på et energinivåsystem og absorberes av det, vil det føre til at atomet går over fra et lavt energinivå til et høyt energinivå (såkalt eksitert absorpsjon); Da vil noen av atomene som går over til høyere energinivåer gå over til lavere energinivåer og sende ut fotoner (såkalt stimulert stråling). Disse bevegelsene skjer ikke isolert, men ofte parallelt. Når vi skaper en tilstand, for eksempel ved bruk av passende medium, resonator, nok eksternt elektrisk felt, forsterkes den stimulerte strålingen slik at mer enn den stimulerte absorpsjonen, da generelt sett vil det sendes ut fotoner, noe som resulterer i laserlys.
B. Klassifisering
I henhold til mediet som produserer laseren, kan laseren deles inn i flytende laser, gasslaser og solid laser. Nå er den vanligste halvlederlaseren en slags solid-state laser.
C. Sammensetning
De fleste lasere er sammensatt av tre deler: eksitasjonssystem, lasermateriale og optisk resonator. Eksitasjonssystemer er enheter som produserer lys, elektrisk eller kjemisk energi. For tiden er de viktigste insentivmidlene som brukes lys, elektrisitet eller kjemisk reaksjon. Laserstoffer er stoffer som kan produsere laserlys, som rubiner, berylliumglass, neongass, halvledere, organiske fargestoffer osv. Rollen til optisk resonanskontroll er å forbedre lysstyrken til utgangslaseren, justere og velge bølgelengde og retning av laseren.
D. Søknad
Laser er mye brukt, hovedsakelig fiberkommunikasjon, laseravstand, laserskjæring, laservåpen, laserskive og så videre.
E. Historie
I 1958 oppdaget amerikanske forskere Xiaoluo og Townes et magisk fenomen: når de setter lyset som sendes ut av den interne lyspæren på en krystall av sjeldne jordarter, vil molekylene i krystallen sende ut sterkt, alltid sammen sterkt lys. I henhold til dette fenomenet foreslo de "laserprinsippet", det vil si at når stoffet eksiteres av samme energi som den naturlige oscillasjonsfrekvensen til molekylene, vil det produsere dette sterke lyset som ikke divergerer - laser. De fant viktige papirer for dette.
Etter publiseringen av Sciolo og Townes' forskningsresultater foreslo forskere fra forskjellige land forskjellige eksperimentelle opplegg, men de var ikke vellykkede. Den 15. mai 1960 annonserte Mayman, en vitenskapsmann ved Hughes Laboratory i California, at han hadde fått tak i en laser med en bølgelengde på 0,6943 mikron, som var den første laseren noensinne oppnådd av mennesker, og Mayman ble dermed den første vitenskapsmannen i verden å introdusere lasere i det praktiske feltet.
Den 7. juli 1960 kunngjorde Mayman fødselen av verdens første laser, Maymans plan er å bruke et høyintensitets blitsrør for å stimulere kromatomer i en rubinkrystall, og dermed produsere en veldig konsentrert tynn rød lyssøyle når den avfyres på et visst tidspunkt kan den nå en temperatur høyere enn overflaten til solen.
Den sovjetiske vitenskapsmannen H.Γ Basov oppfant halvlederlaseren i 1960. Strukturen til halvlederlaseren er vanligvis sammensatt av P-lag, N-lag og aktivt lag som danner dobbel heterojunction. Dens egenskaper er: liten størrelse, høy koblingseffektivitet, rask responshastighet, bølgelengde og størrelse passer til den optiske fiberstørrelsen, kan moduleres direkte, god sammenheng.
Seks, noen av de viktigste bruksanvisningene til laser
F. Laserkommunikasjon
Å bruke lys til å overføre informasjon er svært vanlig i dag. For eksempel bruker skip lys for å kommunisere, og trafikklys bruker rødt, gult og grønt. Men alle disse måtene å overføre informasjon ved hjelp av vanlig lys kan bare begrenses til korte avstander. Ønsker du å overføre informasjon direkte til fjerne steder gjennom lys, kan du ikke bruke vanlig lys, men kun bruke lasere.
Så hvordan leverer du laseren? Vi vet at elektrisitet kan føres langs kobbertråder, men lys kan ikke føres langs vanlige metalltråder. For dette formål har forskere utviklet en filament som kan overføre lys, kalt optisk fiber, referert til som fiber. Optisk fiber er laget av spesielle glassmaterialer, diameteren er tynnere enn et menneskehår, vanligvis 50 til 150 mikron, og veldig myk.
Faktisk er den indre kjernen av fiberen en høy brytningsindeks av gjennomsiktig optisk glass, og det ytre belegget er laget av lav brytningsindeks glass eller plast. En slik struktur kan på den ene siden få lyset til å brytes langs den indre kjernen, akkurat som vann som strømmer fremover i vannrøret, elektrisitet som overføres fremover i ledningen, selv om tusenvis av vendinger ikke har noen effekt. På den annen side kan belegget med lav brytningsindeks hindre lys i å lekke ut, akkurat som vannrøret ikke siver og isolasjonslaget på ledningen ikke leder strøm.
Utseendet til optisk fiber løser måten å overføre lys på, men det betyr ikke at med det kan ethvert lys overføres til veldig langt unna. Bare høy lysstyrke, ren farge, god retningslaser, er den mest ideelle lyskilden for å overføre informasjon, den er input fra den ene enden av fiberen, nesten ingen tap og utgang fra den andre enden. Derfor er optisk kommunikasjon i hovedsak laserkommunikasjon, som har fordelene med stor kapasitet, høy kvalitet, bred materialekilde, sterk konfidensialitet, holdbarhet, etc., og blir hyllet av forskere som en revolusjon innen kommunikasjonsfeltet, og er en av dem. av de mest strålende prestasjonene i den teknologiske revolusjonen.
Innleggstid: 29. juni 2023