Laser hänvisar till processen och instrumentet att generera kollimerade, monokromatiska, koherenta ljusstrålar genom stimulerad strålningsförstärkning och nödvändig återkoppling.I grund och botten kräver lasergenerering tre element: en "resonator", ett "förstärkningsmedium" och en "pumpkälla".
A. Princip
En atoms rörelsetillstånd kan delas in i olika energinivåer och när atomen övergår från en hög energinivå till en låg energinivå frigör den fotoner med motsvarande energi (så kallad spontan strålning).På liknande sätt, när en foton infaller på ett energinivåsystem och absorberas av det, kommer det att få atomen att övergå från en låg energinivå till en hög energinivå (så kallad exciterad absorption);Då kommer några av atomerna som övergår till högre energinivåer att övergå till lägre energinivåer och sända ut fotoner (så kallad stimulerad strålning).Dessa rörelser sker inte isolerat utan ofta parallellt.När vi skapar ett tillstånd, som att använda lämpligt medium, resonator, tillräckligt med externt elektriskt fält, förstärks den stimulerade strålningen så att mer än den stimulerade absorptionen, då i allmänhet, kommer det att sändas ut fotoner, vilket resulterar i laserljus.
B. Klassificering
Beroende på mediet som producerar lasern kan lasern delas in i flytande laser, gaslaser och solid laser.Nu är den vanligaste halvledarlasern en slags halvledarlaser.
C. Sammansättning
De flesta lasrar består av tre delar: excitationssystem, lasermaterial och optisk resonator.Excitationssystem är enheter som producerar ljus, elektrisk eller kemisk energi.För närvarande är de huvudsakliga stimulansmedlen som används ljus, elektricitet eller kemisk reaktion.Laserämnen är ämnen som kan producera laserljus, såsom rubiner, berylliumglas, neongas, halvledare, organiska färgämnen, etc. Rollen för optisk resonanskontroll är att förbättra ljusstyrkan hos utgående laser, justera och välja våglängd och riktning av lasern.
D. Ansökan
Laser används ofta, främst fiberkommunikation, laseravstånd, laserskärning, laservapen, laserskiva och så vidare.
E. Historia
År 1958 upptäckte de amerikanska forskarna Xiaoluo och Townes ett magiskt fenomen: när de sätter ljuset som sänds ut av den interna glödlampan på en kristall av sällsynta jordartsmetaller, kommer kristallens molekyler att avge starkt, alltid starkt ljus.Enligt detta fenomen föreslog de "laserprincipen", det vill säga när ämnet exciteras av samma energi som den naturliga oscillationsfrekvensen för dess molekyler, kommer det att producera detta starka ljus som inte divergerar - laser.De hittade viktiga papper för detta.
Efter publiceringen av Sciolo och Townes forskningsresultat föreslog forskare från olika länder olika experimentella system, men de var inte framgångsrika.Den 15 maj 1960 meddelade Mayman, en vetenskapsman vid Hughes Laboratory i Kalifornien, att han hade erhållit en laser med en våglängd på 0,6943 mikron, vilket var den första lasern som någonsin erhållits av människor, och Mayman blev därmed den första vetenskapsmannen i världen att introducera lasrar i det praktiska området.
Den 7 juli 1960 tillkännagav Mayman födelsen av världens första laser, Maymans plan är att använda ett högintensivt blixtrör för att stimulera kromatomer i en rubinkristall, och på så sätt producera en mycket koncentrerad tunn röd ljuspelare när den avfyras vid en viss punkt kan den nå en temperatur högre än solens yta.
Den sovjetiske vetenskapsmannen H.Γ Basov uppfann halvledarlasern 1960. Halvledarlaserns struktur är vanligtvis sammansatt av P-lager, N-lager och aktivt lager som bildar dubbel heterojunction.Dess egenskaper är: liten storlek, hög kopplingseffektivitet, snabb svarshastighet, våglängd och storlek som passar den optiska fiberstorleken, kan moduleras direkt, bra koherens.
Sex, några av de viktigaste tillämpningsriktningarna för laser
F. Laserkommunikation
Att använda ljus för att överföra information är mycket vanligt idag.Till exempel använder fartyg ljus för att kommunicera och trafikljus använder rött, gult och grönt.Men alla dessa sätt att överföra information med hjälp av vanligt ljus kan bara begränsas till korta avstånd.Om du vill överföra information direkt till avlägsna platser genom ljus kan du inte använda vanligt ljus, utan bara använda laser.
Så hur levererar du lasern?Vi vet att elektricitet kan bäras längs koppartrådar, men ljus kan inte bäras längs vanliga metalltrådar.För detta ändamål har forskare utvecklat en glödtråd som kan överföra ljus, kallad optisk fiber, kallad fiber.Optisk fiber är gjord av speciella glasmaterial, diametern är tunnare än ett människohår, vanligtvis 50 till 150 mikron, och mycket mjuk.
Faktum är att fiberns inre kärna är ett högt brytningsindex av transparent optiskt glas, och den yttre beläggningen är gjord av glas eller plast med lågt brytningsindex.En sådan struktur kan å ena sidan få ljuset att brytas längs den inre kärnan, precis som vatten som rinner framåt i vattenröret, elektricitet som överförs framåt i tråden, även om tusentals vändningar inte har någon effekt.Å andra sidan kan beläggningen med lågt brytningsindex förhindra att ljus läcker ut, precis som att vattenröret inte sipprar och trådens isoleringsskikt inte leder elektricitet.
Utseendet på optisk fiber löser sättet att överföra ljus, men det betyder inte att med det kan vilket ljus som helst överföras till mycket långt borta.Endast hög ljusstyrka, ren färg, bra riktad laser, är den mest idealiska ljuskällan för att överföra information, den matas in från ena änden av fibern, nästan ingen förlust och utmatning från den andra änden.Därför är optisk kommunikation i huvudsak laserkommunikation, som har fördelarna med stor kapacitet, hög kvalitet, bred materialkälla, stark konfidentialitet, hållbarhet etc., och hyllas av forskare som en revolution inom kommunikationsområdet, och är en av dem. av de mest lysande prestationerna i den tekniska revolutionen.
Posttid: 2023-jun-29