Laser refererer til processen og instrumentet til at generere kollimerede, monokromatiske, kohærente lysstråler gennem stimuleret strålingsforstærkning og nødvendig feedback.Grundlæggende kræver lasergenerering tre elementer: en "resonator", et "forstærkningsmedium" og en "pumpekilde."
A. Princip
Et atoms bevægelsestilstand kan opdeles i forskellige energiniveauer, og når atomet går fra et højt energiniveau til et lavt energiniveau, frigiver det fotoner af tilsvarende energi (såkaldt spontan stråling).På samme måde, når en foton falder ind på et energiniveausystem og absorberes af det, vil det få atomet til at gå fra et lavt energiniveau til et højt energiniveau (såkaldt exciteret absorption);Så vil nogle af de atomer, der går over til højere energiniveauer, gå over til lavere energiniveauer og udsende fotoner (såkaldt stimuleret stråling).Disse bevægelser forekommer ikke isoleret, men ofte parallelt.Når vi skaber en tilstand, såsom at bruge det passende medium, resonator, nok eksternt elektrisk felt, forstærkes den stimulerede stråling, så mere end den stimulerede absorption, så vil der generelt være udsendt fotoner, hvilket resulterer i laserlys.
B. Klassifikation
Ifølge mediet, der producerer laseren, kan laseren opdeles i flydende laser, gaslaser og solid laser.Nu er den mest almindelige halvlederlaser en slags solid-state laser.
C. Sammensætning
De fleste lasere er sammensat af tre dele: excitationssystem, lasermateriale og optisk resonator.Excitationssystemer er enheder, der producerer lys, elektrisk eller kemisk energi.På nuværende tidspunkt er de vigtigste incitamentmidler, der anvendes, lys, elektricitet eller kemisk reaktion.Laserstoffer er stoffer, der kan producere laserlys, såsom rubiner, berylliumglas, neongas, halvledere, organiske farvestoffer osv. Optisk resonanskontrols rolle er at øge lysstyrken af outputlaseren, justere og vælge bølgelængde og retning af laseren.
D. Ansøgning
Laser er meget udbredt, hovedsageligt fiberkommunikation, laserafstand, laserskæring, laservåben, laserskive og så videre.
E. Historie
I 1958 opdagede de amerikanske videnskabsmænd Xiaoluo og Townes et magisk fænomen: Når de sætter lyset fra den indre pære på en sjælden jordart krystal, vil krystallens molekyler udsende stærkt, altid sammen stærkt lys.Ifølge dette fænomen foreslog de "laserprincippet", det vil sige, når stoffet exciteres af den samme energi som dens molekylers naturlige oscillationsfrekvens, vil det producere dette stærke lys, der ikke divergerer - laser.De fandt vigtige papirer for dette.
Efter offentliggørelsen af Sciolo og Townes' forskningsresultater foreslog forskere fra forskellige lande forskellige eksperimentelle ordninger, men de var ikke vellykkede.Den 15. maj 1960 annoncerede Mayman, en videnskabsmand ved Hughes Laboratory i Californien, at han havde fået en laser med en bølgelængde på 0,6943 mikron, hvilket var den første laser nogensinde opnået af mennesker, og Mayman blev dermed den første videnskabsmand i verden at introducere lasere i det praktiske område.
Den 7. juli 1960 annoncerede Mayman fødslen af verdens første laser, Maymans plan er at bruge et højintensivt flashrør til at stimulere kromatomer i en rubinkrystal og dermed producere en meget koncentreret tynd rød lyssøjle, når den affyres på et bestemt tidspunkt kan den nå en temperatur højere end solens overflade.
Den sovjetiske videnskabsmand H.Γ Basov opfandt halvlederlaseren i 1960. Strukturen af halvlederlaseren er normalt sammensat af P-lag, N-lag og aktivt lag, som danner dobbelt heterojunction.Dens egenskaber er: lille størrelse, høj koblingseffektivitet, hurtig responshastighed, bølgelængde og størrelse passer til den optiske fiberstørrelse, kan moduleres direkte, god sammenhæng.
Seks, nogle af de vigtigste anvendelsesretninger for laser
F. Laserkommunikation
Brug af lys til at transmittere information er meget almindeligt i dag.For eksempel bruger skibe lys til at kommunikere, og trafiklys bruger rødt, gult og grønt.Men alle disse måder at overføre information på ved hjælp af almindeligt lys kan kun begrænses til korte afstande.Hvis du vil overføre information direkte til fjerne steder gennem lys, kan du ikke bruge almindeligt lys, men kun bruge lasere.
Så hvordan leverer du laseren?Vi ved, at elektricitet kan føres langs kobbertråde, men lys kan ikke føres langs almindelige metaltråde.Til dette formål har forskere udviklet en filament, der kan transmittere lys, kaldet optisk fiber, kaldet fiber.Optisk fiber er lavet af specielle glasmaterialer, diameteren er tyndere end et menneskehår, normalt 50 til 150 mikron, og meget blød.
Faktisk er den indre kerne af fiberen et højt brydningsindeks af gennemsigtigt optisk glas, og den ydre belægning er lavet af lavt brydningsindeks glas eller plast.Sådan en struktur kan på den ene side få lyset til at brydes langs den indre kerne, ligesom vand der strømmer frem i vandrøret, elektricitet transmitteret fremad i ledningen, selvom tusindvis af drejninger og drejninger ikke har nogen effekt.Til gengæld kan belægningen med lavt brydningsindeks forhindre, at lys siver ud, ligesom vandrøret ikke siver, og ledningens isoleringslag ikke leder strøm.
Udseendet af optisk fiber løser måden at transmittere lys på, men det betyder ikke, at med det kan ethvert lys transmitteres til meget langt væk.Kun høj lysstyrke, ren farve, god retningsbestemt laser, er den mest ideelle lyskilde til at overføre information, den er input fra den ene ende af fiberen, næsten intet tab og output fra den anden ende.Derfor er optisk kommunikation i det væsentlige laserkommunikation, som har fordelene ved stor kapacitet, høj kvalitet, bred materialekilde, stærk fortrolighed, holdbarhed osv. og hyldes af videnskabsmænd som en revolution inden for kommunikation, og er en af dem. af de mest strålende præstationer i den teknologiske revolution.
Indlægstid: 29-jun-2023