Laser merujuk kepada proses dan instrumen yang menjana rasuk cahaya, monokromatik, koheren melalui penguatan radiasi yang dirangsang dan maklum balas yang diperlukan. Pada asasnya, generasi laser memerlukan tiga elemen: "resonator," "medium keuntungan," dan "sumber pam."
A. Prinsip
Keadaan gerakan atom boleh dibahagikan kepada tahap tenaga yang berbeza, dan apabila atom peralihan dari tahap tenaga yang tinggi ke tahap tenaga yang rendah, ia melepaskan foton tenaga yang sepadan (yang dipanggil radiasi spontan). Begitu juga, apabila foton adalah insiden pada sistem tahap tenaga dan diserap olehnya, ia akan menyebabkan atom beralih dari tahap tenaga yang rendah ke tahap tenaga yang tinggi (penyerapan yang disebut teruja); Kemudian, beberapa atom yang beralih ke tahap tenaga yang lebih tinggi akan beralih ke tahap tenaga yang lebih rendah dan memancarkan foton (radiasi yang dipanggil rangsangan). Pergerakan ini tidak berlaku secara berasingan, tetapi selalunya selari. Apabila kita membuat keadaan, seperti menggunakan medium yang sesuai, resonator, medan elektrik luaran yang cukup, radiasi yang dirangsang dikuatkan supaya lebih daripada penyerapan yang dirangsang, maka secara umum, akan ada foton yang dipancarkan, mengakibatkan cahaya laser.
B. Klasifikasi
Menurut medium yang menghasilkan laser, laser boleh dibahagikan kepada laser cecair, laser gas dan laser pepejal. Sekarang laser semikonduktor yang paling biasa adalah sejenis laser pepejal.
C. Komposisi
Kebanyakan laser terdiri daripada tiga bahagian: sistem pengujaan, bahan laser dan resonator optik. Sistem pengujaan adalah peranti yang menghasilkan tenaga ringan, elektrik atau kimia. Pada masa ini, insentif utama yang digunakan adalah cahaya, elektrik atau tindak balas kimia. Bahan laser adalah bahan yang boleh menghasilkan cahaya laser, seperti batu permata, kaca berilium, gas neon, semikonduktor, pewarna organik, dan lain -lain. Peranan kawalan resonans optik adalah untuk meningkatkan kecerahan laser output, menyesuaikan dan pilih panjang gelombang dan arah laser.
D. Permohonan
Laser digunakan secara meluas, terutamanya komunikasi serat, laser, pemotongan laser, senjata laser, cakera laser dan sebagainya.
E. Sejarah
Pada tahun 1958, saintis Amerika Xiaoluo dan Townes menemui fenomena ajaib: Apabila mereka meletakkan cahaya yang dipancarkan oleh mentol lampu dalaman pada kristal nadir bumi, molekul kristal akan memancarkan terang, sentiasa bersama cahaya yang kuat. Menurut fenomena ini, mereka mencadangkan "prinsip laser", iaitu, apabila bahan itu teruja dengan tenaga yang sama seperti kekerapan ayunan semulajadi molekulnya, ia akan menghasilkan cahaya kuat ini yang tidak menyimpang - laser. Mereka mendapati kertas penting untuk ini.
Selepas penerbitan hasil penyelidikan Sciolo dan Townes, saintis dari pelbagai negara mencadangkan pelbagai skim eksperimen, tetapi mereka tidak berjaya. Pada 15 Mei 1960, Mayman, seorang saintis di Makmal Hughes di California, mengumumkan bahawa dia telah memperoleh laser dengan panjang gelombang 0.6943 mikron, yang merupakan laser pertama yang pernah diperoleh oleh manusia, dan Mayman itu menjadi saintis pertama di dunia untuk memperkenalkan laser ke dalam bidang praktikal.
Pada 7 Julai 1960, Mayman mengumumkan kelahiran laser pertama di dunia, skim Mayman adalah menggunakan tiub kilat intensiti tinggi untuk merangsang atom kromium dalam kristal ruby, sehingga menghasilkan lajur cahaya merah nipis yang sangat pekat, apabila ia dipecat pada titik tertentu, ia dapat mencapai suhu yang lebih tinggi daripada permukaan matahari.
Soviet Scientist H.γ Basov mencipta laser semikonduktor pada tahun 1960. Struktur laser semikonduktor biasanya terdiri daripada lapisan P, lapisan N dan lapisan aktif yang membentuk heterojungsi berganda. Certinya adalah: saiz kecil, kecekapan gandingan tinggi, kelajuan tindak balas cepat, panjang gelombang dan saiz yang sesuai dengan saiz serat optik, boleh dimodulasi secara langsung, koheren yang baik.
Enam, beberapa arahan aplikasi utama laser
F. Komunikasi laser
Menggunakan cahaya untuk menghantar maklumat sangat biasa hari ini. Sebagai contoh, kapal menggunakan lampu untuk berkomunikasi, dan lampu isyarat menggunakan merah, kuning, dan hijau. Tetapi semua cara ini menghantar maklumat menggunakan cahaya biasa hanya boleh dihadkan kepada jarak pendek. Jika anda ingin menghantar maklumat terus ke tempat yang jauh melalui cahaya, anda tidak boleh menggunakan cahaya biasa, tetapi hanya menggunakan laser.
Jadi bagaimana anda menyampaikan laser? Kami tahu bahawa elektrik boleh dibawa di sepanjang wayar tembaga, tetapi cahaya tidak boleh dibawa bersama wayar logam biasa. Untuk tujuan ini, saintis telah membangunkan filamen yang boleh menghantar cahaya, yang dipanggil serat optik, yang disebut sebagai serat. Serat optik diperbuat daripada bahan kaca khas, diameternya lebih kurus daripada rambut manusia, biasanya 50 hingga 150 mikron, dan sangat lembut.
Malah, teras dalaman serat adalah indeks refraktif tinggi kaca optik telus, dan salutan luar diperbuat daripada kaca indeks refraktif rendah atau plastik. Struktur sedemikian, di satu pihak, boleh membuat cahaya dibiaskan di sepanjang teras dalaman, sama seperti air yang mengalir ke hadapan di dalam paip air, elektrik yang dihantar ke hadapan dalam kawat, walaupun beribu -ribu kelainan dan giliran tidak mempunyai kesan. Sebaliknya, salutan indeks yang rendah dapat menghalang cahaya daripada bocor, sama seperti paip air tidak meresap dan lapisan penebat wayar tidak menjalankan elektrik.
Kemunculan serat optik menyelesaikan cara pemancar cahaya, tetapi tidak bermakna bahawa dengan itu, apa -apa cahaya boleh dihantar ke sangat jauh. Hanya kecerahan yang tinggi, warna tulen, laser arah yang baik, adalah sumber cahaya yang paling ideal untuk menghantar maklumat, ia adalah input dari satu hujung serat, hampir tidak ada kehilangan dan output dari hujung yang lain. Oleh itu, komunikasi optik pada dasarnya adalah komunikasi laser, yang mempunyai kelebihan kapasiti yang besar, berkualiti tinggi, sumber bahan yang luas, kerahsiaan yang kuat, ketahanan, dan lain -lain, dan dipuji oleh saintis sebagai revolusi dalam bidang komunikasi, dan merupakan salah satu pencapaian yang paling cemerlang dalam revolusi teknologi.
Masa Post: Jun-29-2023