Laser verwys na die proses en instrument om gekollimeerde, monochromatiese, koherente ligstrale te genereer deur gestimuleerde stralingsversterking en nodige terugvoer. Basies benodig lasergenerering drie elemente: 'n "resonator", 'n "winsmedium" en 'n "pompbron".
A. Beginsel
Die bewegingstoestand van 'n atoom kan in verskillende energievlakke verdeel word, en wanneer die atoom van 'n hoë energievlak na 'n lae energievlak oorgaan, stel dit fotone van ooreenstemmende energie vry (sogenaamde spontane straling). Net so, wanneer 'n foton op 'n energievlakstelsel inval en daardeur geabsorbeer word, sal dit veroorsaak dat die atoom van 'n lae energievlak na 'n hoë energievlak oorgaan (sogenaamde opgewekte absorpsie); Dan sal sommige van die atome wat na hoër energievlakke oorgaan, na laer energievlakke oorgaan en fotone uitstraal (sogenaamde gestimuleerde straling). Hierdie bewegings vind nie in isolasie plaas nie, maar dikwels parallel. Wanneer ons 'n toestand skep, soos die gebruik van die toepaslike medium, resonator, genoeg eksterne elektriese veld, word die gestimuleerde straling versterk sodat meer as die gestimuleerde absorpsie, dan sal daar oor die algemeen fotone uitgestraal word, wat laserlig tot gevolg het.
B. Klassifikasie
Volgens die medium wat die laser produseer, kan die laser verdeel word in vloeibare laser, gaslaser en vastetoestandlaser. Die mees algemene halfgeleierlaser is nou 'n soort vastetoestandlaser.
C. Samestelling
Die meeste lasers bestaan uit drie dele: 'n opwekkingstelsel, lasermateriaal en 'n optiese resonator. Opwekkingstelsels is toestelle wat lig, elektriese of chemiese energie produseer. Tans is die hoofaansporingsmiddele wat gebruik word lig, elektrisiteit of chemiese reaksies. Laserstowwe is stowwe wat laserlig kan produseer, soos robyne, berilliumglas, neongas, halfgeleiers, organiese kleurstowwe, ens. Die rol van optiese resonansiebeheer is om die helderheid van die uitvoerlaser te verbeter, die golflengte en rigting van die laser aan te pas en te kies.
D. Toepassing
Laser word wyd gebruik, hoofsaaklik veselkommunikasie, laserafstandbeheer, lasersny, laserwapens, laserskyf en so aan.
E. Geskiedenis
In 1958 het die Amerikaanse wetenskaplikes Xiaoluo en Townes 'n magiese verskynsel ontdek: wanneer hulle die lig wat deur die interne gloeilamp uitgestraal word, op 'n seldsame aardkristal plaas, sal die molekules van die kristal helder, altyd saam sterk lig uitstraal. Volgens hierdie verskynsel het hulle die "laserbeginsel" voorgestel, dit wil sê, wanneer die stof deur dieselfde energie as die natuurlike ossillasiefrekwensie van sy molekules opgewek word, sal dit hierdie sterk lig produseer wat nie divergeer nie - laser. Hulle het belangrike artikels hiervoor gevind.
Na die publikasie van Sciolo en Townes se navorsingsresultate het wetenskaplikes van verskeie lande verskeie eksperimentele skemas voorgestel, maar hulle was nie suksesvol nie. Op 15 Mei 1960 het Mayman, 'n wetenskaplike by die Hughes-laboratorium in Kalifornië, aangekondig dat hy 'n laser met 'n golflengte van 0.6943 mikron verkry het, wat die eerste laser was wat ooit deur mense verkry is, en Mayman het dus die eerste wetenskaplike ter wêreld geword wat lasers in die praktiese veld bekendgestel het.
Op 7 Julie 1960 het Mayman die geboorte van die wêreld se eerste laser aangekondig. Mayman se plan is om 'n hoë-intensiteit flitsbuis te gebruik om chroomatome in 'n robynkristal te stimuleer, wat 'n baie gekonsentreerde dun rooi ligkolom produseer. Wanneer dit op 'n sekere punt afgevuur word, kan dit 'n temperatuur hoër as die oppervlak van die son bereik.
Die Sowjet-wetenskaplike H.Γ Basov het die halfgeleierlaser in 1960 uitgevind. Die struktuur van die halfgeleierlaser bestaan gewoonlik uit 'n P-laag, 'n N-laag en 'n aktiewe laag wat 'n dubbele heterojunksie vorm. Die eienskappe daarvan is: klein grootte, hoë koppeldoeltreffendheid, vinnige reaksiespoed, golflengte en grootte pas by die optiese veselgrootte, kan direk gemoduleer word, goeie koherensie.
Ses, sommige van die hoof toepassingsrigtings van laser
F. Laserkommunikasie
Die gebruik van lig om inligting oor te dra is vandag baie algemeen. Skepe gebruik byvoorbeeld ligte om te kommunikeer, en verkeersligte gebruik rooi, geel en groen. Maar al hierdie maniere om inligting met gewone lig oor te dra, kan slegs tot kort afstande beperk word. As jy inligting direk na verafgeleë plekke deur lig wil oordra, kan jy nie gewone lig gebruik nie, maar slegs lasers.
So hoe lewer jy die laser af? Ons weet dat elektrisiteit langs koperdrade gedra kan word, maar lig kan nie langs gewone metaaldrade gedra word nie. Vir hierdie doel het wetenskaplikes 'n filament ontwikkel wat lig kan deurlaat, genaamd optiese vesel, waarna verwys word as vesel. Optiese vesel is gemaak van spesiale glasmateriale, die deursnee is dunner as 'n menslike haar, gewoonlik 50 tot 150 mikron, en baie sag.
Trouens, die binnekern van die vesel is 'n hoë brekingsindeks van deursigtige optiese glas, en die buitenste laag is gemaak van glas of plastiek met 'n lae brekingsindeks. So 'n struktuur kan enersyds die lig langs die binnekern laat breek, net soos water wat vorentoe in die waterpyp vloei, elektrisiteit wat vorentoe in die draad oorgedra word, selfs al het duisende kinkels en draaie geen effek nie. Aan die ander kant kan die lae brekingsindekslaag verhoed dat lig uitlek, net soos die waterpyp nie sypel nie en die isolasielaag van die draad nie elektrisiteit gelei nie.
Die voorkoms van optiese vesel los die manier op om lig oor te dra, maar dit beteken nie dat enige lig daarmee tot baie ver weg oorgedra kan word nie. Slegs hoë helderheid, suiwer kleur, goeie gerigte laser, is die ideale ligbron om inligting oor te dra. Dit word van die een kant van die vesel ingevoer, met amper geen verlies nie, en van die ander kant word dit uitgevoer. Daarom is optiese kommunikasie in wese laserkommunikasie, wat die voordele van groot kapasiteit, hoë gehalte, wye materiaalbron, sterk vertroulikheid, duursaamheid, ens. het, en word deur wetenskaplikes as 'n rewolusie op die gebied van kommunikasie beskou, en is een van die briljantste prestasies in die tegnologiese rewolusie.
Plasingstyd: 29 Junie 2023