Laser merujuk kepada proses dan instrumen penjanaan pancaran cahaya kolimat, monokromatik, koheren melalui penguatan sinaran yang dirangsang dan maklum balas yang diperlukan. Pada asasnya, penjanaan laser memerlukan tiga elemen: "resonator", "medium keuntungan", dan "sumber pengepaman."
A. Prinsip
Keadaan pergerakan atom boleh dibahagikan kepada tahap tenaga yang berbeza, dan apabila atom beralih dari tahap tenaga tinggi ke tahap tenaga rendah, ia membebaskan foton tenaga sepadan (yang dipanggil sinaran spontan). Begitu juga, apabila foton berlaku pada sistem tahap tenaga dan diserap olehnya, ia akan menyebabkan atom beralih daripada tahap tenaga rendah kepada tahap tenaga tinggi (yang dipanggil penyerapan teruja); Kemudian, beberapa atom yang beralih ke tahap tenaga yang lebih tinggi akan beralih ke tahap tenaga yang lebih rendah dan memancarkan foton (yang dipanggil sinaran rangsangan). Pergerakan ini tidak berlaku secara berasingan, tetapi selalunya selari. Apabila kita mencipta keadaan, seperti menggunakan medium yang sesuai, resonator, medan elektrik luaran yang mencukupi, sinaran yang dirangsang dikuatkan supaya lebih daripada penyerapan yang dirangsang, maka secara umum, akan ada foton yang dipancarkan, menghasilkan cahaya laser.
B. Pengelasan
Mengikut medium yang menghasilkan laser, laser boleh dibahagikan kepada laser cecair, laser gas dan laser pepejal. Kini laser semikonduktor yang paling biasa ialah sejenis laser keadaan pepejal.
C. Komposisi
Kebanyakan laser terdiri daripada tiga bahagian: sistem pengujaan, bahan laser dan resonator optik. Sistem pengujaan ialah peranti yang menghasilkan tenaga cahaya, elektrik atau kimia. Pada masa ini, cara insentif utama yang digunakan ialah cahaya, elektrik atau tindak balas kimia. Bahan laser adalah bahan yang boleh menghasilkan cahaya laser, seperti delima, kaca berilium, gas neon, semikonduktor, pewarna organik, dll. Peranan kawalan resonans optik adalah untuk meningkatkan kecerahan laser keluaran, melaraskan dan memilih panjang gelombang dan arah daripada laser.
D. Permohonan
Laser digunakan secara meluas, terutamanya komunikasi gentian, julat 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 cahaya yang terang, sentiasa bersama-sama kuat. Menurut fenomena ini, mereka mencadangkan "prinsip laser", iaitu, apabila bahan teruja oleh tenaga yang sama seperti frekuensi ayunan semula jadi molekulnya, ia akan menghasilkan cahaya yang kuat ini yang tidak menyimpang - laser. Mereka menemui 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 Hughes Laboratory 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 menjadi saintis pertama di dunia. untuk memperkenalkan laser ke dalam bidang praktikal.
Pada 7 Julai 1960, Mayman mengumumkan kelahiran laser pertama di dunia, skema Mayman adalah menggunakan tiub kilat intensiti tinggi untuk merangsang atom kromium dalam kristal delima, dengan itu menghasilkan lajur cahaya merah nipis yang sangat pekat, apabila ia dipecat. pada titik tertentu, ia boleh mencapai suhu yang lebih tinggi daripada permukaan matahari.
Saintis Soviet H.Γ Basov mencipta laser semikonduktor pada tahun 1960. Struktur laser semikonduktor biasanya terdiri daripada lapisan P, lapisan N dan lapisan aktif yang membentuk heterojunction berganda. Ciri-cirinya ialah: saiz kecil, kecekapan gandingan yang tinggi, kelajuan tindak balas yang cepat, panjang gelombang dan saiz yang sesuai dengan saiz gentian optik, boleh dimodulasi secara langsung, koheren yang baik.
Enam, beberapa arahan aplikasi utama laser
F. Komunikasi laser
Menggunakan cahaya untuk menghantar maklumat adalah perkara biasa hari ini. Contohnya, kapal menggunakan lampu untuk berkomunikasi, dan lampu isyarat menggunakan merah, kuning dan hijau. Tetapi semua cara ini untuk menghantar maklumat menggunakan cahaya biasa hanya boleh dihadkan kepada jarak yang dekat. 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? Kita tahu bahawa elektrik boleh dibawa sepanjang wayar tembaga, tetapi cahaya tidak boleh dibawa sepanjang wayar logam biasa. Untuk tujuan ini, saintis telah membangunkan filamen yang boleh menghantar cahaya, dipanggil gentian optik, dirujuk sebagai gentian. Gentian optik diperbuat daripada bahan kaca khas, diameternya lebih nipis daripada rambut manusia, biasanya 50 hingga 150 mikron, dan sangat lembut.
Malah, teras dalaman gentian adalah indeks biasan tinggi kaca optik lutsinar, dan salutan luar diperbuat daripada kaca indeks biasan rendah atau plastik. Struktur sedemikian, dalam satu tangan, boleh membuat cahaya dibiaskan di sepanjang teras dalam, sama seperti air yang mengalir ke hadapan dalam paip air, elektrik dihantar ke hadapan dalam wayar, walaupun beribu-ribu pusingan dan pusingan tidak memberi kesan. Sebaliknya, salutan indeks biasan rendah boleh menghalang cahaya daripada bocor, sama seperti paip air tidak meresap dan lapisan penebat wayar tidak mengalirkan elektrik.
Penampilan gentian optik menyelesaikan cara penghantaran cahaya, tetapi ia tidak bermakna bahawa dengan itu, sebarang cahaya boleh dihantar ke tempat yang sangat jauh. Hanya kecerahan tinggi, warna tulen, laser arah yang baik, adalah sumber cahaya yang paling ideal untuk menghantar maklumat, ia adalah input dari satu hujung gentian, hampir tiada kehilangan dan output dari hujung yang lain. Oleh itu, komunikasi optik pada asasnya adalah komunikasi laser, yang mempunyai kelebihan kapasiti 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 satu revolusi. daripada pencapaian paling cemerlang dalam revolusi teknologi.
Masa siaran: Jun-29-2023