Лазерът се отнася до процеса и инструмента за генериране на колимирани, монохроматични, кохерентни светлинни лъчи чрез стимулирано усилване на радиацията и необходимата обратна връзка. По принцип лазерното генериране изисква три елемента: „резонатор“, „носител на усилване“ и „изпомпващ източник“.
А. Принцип
Състоянието на движение на атома може да бъде разделено на различни енергийни нива и когато атомът преминава от високо ниво на енергия към ниско ниво на енергия, той отделя фотони на съответната енергия (така нареченото спонтанно радиация). По същия начин, когато фотонът е инцидент върху система за енергийно ниво и се абсорбира от него, това ще доведе до преминаване на атома от ниско енергийно ниво към високо ниво на енергия (така нареченото възбудено абсорбция); След това някои от атомите, които преминават към по-високи енергийни нива, ще преминат към по-ниски нива на енергия и ще излъчват фотони (така нареченото стимулирано радиация). Тези движения не се появяват изолирано, но често паралелно. Когато създадем състояние, като например използване на подходяща среда, резонатор, достатъчно външно електрическо поле, стимулираното лъчение се усилва, така че повече от стимулираната абсорбция, след което като цяло ще се излъчват фотони, което ще доведе до лазерна светлина.
Б. Класификация
Според средата, която произвежда лазера, лазерът може да бъде разделен на течен лазер, газов лазер и твърд лазер. Сега най-често срещаният полупроводников лазер е вид лазер от твърдо състояние.
В. Състав
Повечето лазери са съставени от три части: система за възбуждане, лазерен материал и оптичен резонатор. Системите за възбуждане са устройства, които произвеждат светлина, електрическа или химическа енергия. Понастоящем използваните основни стимули са светлина, електричество или химическа реакция. Лазерните вещества са вещества, които могат да произвеждат лазерна светлина, като рубини, берилиево стъкло, неонов газ, полупроводници, органични багрила и др. Ролята на контрола на оптичния резонанс е да се подобри яркостта на изходния лазер, да регулира и избира дължината на вълната и посоката на лазера.
Г. Заявление
Лазерът е широко използван, главно комуникация с влакна, лазерен диапазон, лазерно рязане, лазерни оръжия, лазерен диск и т.н.
Д. История
През 1958 г. американските учени Сяолуо и Таунс откриват вълшебно явление: когато поставят светлината, излъчвана от вътрешната крушка на рядък кристал на Земята, молекулите на кристала ще излъчват ярки, винаги заедно силна светлина. Според това явление те предложиха „принципа на лазерния принцип“, тоест когато веществото се възбужда от същата енергия като естествената честота на трептене на молекулите му, то ще доведе до тази силна светлина, която не се разминава - лазер. Те намериха важни документи за това.
След публикуването на резултатите от изследванията на Sciolo и Townes, учените от различни страни предложиха различни експериментални схеми, но те не бяха успешни. На 15 май 1960 г. Мейман, учен в лабораторията на Хюз в Калифорния, обявява, че е получил лазер с дължина на вълната 0,6943 микрона, което е първият лазер, получен от хората, а по този начин Мейман стана първият учен в света, който въведе лазери в практическата област.
На 7 юли 1960 г. Мейман обявява раждането на първия в света лазер, схемата на Мейман е да използва флаш тръба с висока интензивност, за да стимулира хромовите атоми в рубинен кристал, като по този начин се получава много концентриран тънък червен стълб, когато е изстрелян в определена точка, може да достигне температура, по-висока от повърхността на слънцето.
Съветският учен H.γ Базов изобретява полупроводниковия лазер през 1960 г. Структурата на полупроводниковия лазер обикновено се състои от P слой, N слой и активен слой, които образуват двойна хетероюнкция. Характеристиките му са: малък размер, висока ефективност на свързване, бърза скорост на реакция, дължина на вълната и размер, отговарящи на размера на оптичните влакна, могат да бъдат директно модулирани, добра съгласуваност.
Шест, някои от основните указания на приложението на лазера
F. Лазерна комуникация
Използването на светлина за предаване на информация е много често срещано днес. Например, корабите използват светлини за комуникация, а светофарите използват червено, жълто и зелено. Но всички тези начини за предаване на информация с помощта на обикновена светлина могат да бъдат ограничени само до къси разстояния. Ако искате да предавате информация директно на далечни места чрез светлина, не можете да използвате обикновена светлина, а да използвате само лазери.
И така, как да доставите лазера? Знаем, че електричеството може да се пренася по медни проводници, но светлината не може да се носи по обикновени метални проводници. За тази цел учените са разработили нишка, която може да предава светлина, наречена оптично влакно, наричана фибри. Оптичното влакно е направено от специални стъклени материали, диаметърът е по -тънък от човешката коса, обикновено от 50 до 150 микрона и много мек.
Всъщност вътрешното ядро на влакното е висок коефициент на пречупване на прозрачно оптично стъкло, а външното покритие е направено от нисък коефициент на пречупване на стъкло или пластмаса. Подобна структура, от една страна, може да направи светлината пречупена по протежение на вътрешното ядро, точно както водата, която тече напред във водната тръба, електричеството, предавано напред в жицата, дори ако хиляди обрати нямат ефект. От друга страна, нискорефракционното индексно покритие може да предотврати изтичането на светлината, точно както водната тръба не прониква и изолационният слой на жицата не провежда електричество.
Появата на оптични влакна решава пътя на предаване на светлина, но това не означава, че с нея всяка светлина може да се предава на много далеч. Само висока яркост, чист цвят, добър насочен лазер, е най -идеалният източник на светлина за предаване на информация, той се въвежда от единия край на влакното, почти без загуба и извеждане от другия край. Следователно, оптичната комуникация по същество е лазерна комуникация, която има предимствата на големия капацитет, висококачествения, широк източник на материали, силната конфиденциалност, издръжливостта и т.н., и е приветствана от учените като революция в областта на комуникацията и е едно от най -блестящите постижения в технологичната революция.
Време за публикация: юни-29-2023