Ang laser ay tumutukoy sa proseso at instrumento ng pagbuo ng collimated, monochromatic, magkakaugnay na ilaw na beam sa pamamagitan ng stimulated radiation amplification at kinakailangang puna. Karaniwan, ang henerasyon ng laser ay nangangailangan ng tatlong elemento: isang "resonator," isang "gain medium," at isang "mapagkukunan ng pumping."
A. Prinsipyo
Ang estado ng paggalaw ng isang atom ay maaaring nahahati sa iba't ibang mga antas ng enerhiya, at kapag ang mga paglilipat ng atom mula sa isang mataas na antas ng enerhiya sa isang mababang antas ng enerhiya, pinakawalan nito ang mga photon ng kaukulang enerhiya (tinatawag na kusang radiation). Katulad nito, kapag ang isang photon ay insidente sa isang sistema ng antas ng enerhiya at hinihigop nito, magiging sanhi ito ng paglipat ng atom mula sa isang mababang antas ng enerhiya hanggang sa isang mataas na antas ng enerhiya (tinatawag na nasasabik na pagsipsip); Pagkatapos, ang ilan sa mga atomo na lumilipat sa mas mataas na antas ng enerhiya ay lumipat sa mas mababang antas ng enerhiya at naglalabas ng mga photon (tinatawag na stimulated radiation). Ang mga paggalaw na ito ay hindi nangyayari sa paghihiwalay, ngunit madalas na kahanay. Kapag lumikha kami ng isang kondisyon, tulad ng paggamit ng naaangkop na daluyan, resonator, sapat na panlabas na electric field, ang stimulated radiation ay pinalakas upang higit pa sa stimulated pagsipsip, kung gayon sa pangkalahatan, magkakaroon ng mga photon na inilabas, na nagreresulta sa ilaw ng laser.
B. Pag -uuri
Ayon sa daluyan na gumagawa ng laser, ang laser ay maaaring nahahati sa likidong laser, gas laser at solidong laser. Ngayon ang pinaka-karaniwang semiconductor laser ay isang uri ng solid-state laser.
C. Komposisyon
Karamihan sa mga laser ay binubuo ng tatlong bahagi: sistema ng paggulo, materyal na laser at optical resonator. Ang mga sistema ng paggulo ay mga aparato na gumagawa ng ilaw, elektrikal o kemikal na enerhiya. Sa kasalukuyan, ang pangunahing insentibo ay nangangahulugang ginamit ay ilaw, kuryente o reaksyon ng kemikal. Ang mga sangkap ng laser ay mga sangkap na maaaring makagawa ng ilaw ng laser, tulad ng rubies, beryllium glass, neon gas, semiconductors, organic dyes, atbp Ang papel ng optical control resonance ay upang mapahusay ang ningning ng output laser, ayusin at piliin ang haba ng haba at direksyon ng laser.
D. Application
Ang laser ay malawakang ginagamit, pangunahing komunikasyon ng hibla, laser ranging, pagputol ng laser, mga sandata ng laser, laser disc at iba pa.
E. Kasaysayan
Noong 1958, natuklasan ng mga siyentipiko na si Xiaoluo at Townes ang isang mahiwagang kababalaghan: Kapag inilalagay nila ang ilaw na inilabas ng panloob na ilaw na bombilya sa isang bihirang kristal sa lupa, ang mga molekula ng kristal ay maglalabas ng maliwanag, palaging magkasama malakas na ilaw. Ayon sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, iminungkahi nila ang "prinsipyo ng laser", iyon ay, kapag ang sangkap ay nasasabik sa parehong enerhiya tulad ng natural na dalas ng pag -oscillation ng mga molekula nito, gagawa ito ng malakas na ilaw na hindi lumilihis - laser. Natagpuan nila ang mga mahahalagang papel para dito.
Matapos ang paglalathala ng mga resulta ng pananaliksik ng Sciolo at Townes, iminungkahi ng mga siyentipiko mula sa iba't ibang mga bansa ang iba't ibang mga pang -eksperimentong pamamaraan, ngunit hindi sila matagumpay. Noong Mayo 15, 1960, inihayag ni Mayman, isang siyentipiko sa Hughes Laboratory sa California, na nakakuha siya ng isang laser na may haba ng haba na 0.6943 microns, na siyang unang laser na nakuha ng mga tao, at si Mayman ay naging unang siyentipiko sa mundo upang ipakilala ang mga laser sa praktikal na larangan.
Noong Hulyo 7, 1960, inihayag ni Mayman ang kapanganakan ng unang laser sa mundo, ang scheme ni Mayman ay ang paggamit ng isang high-intensity flash tube upang pasiglahin ang mga chromium atoms sa isang ruby crystal, sa gayon ay gumagawa ng isang napaka-puro manipis na pulang ilaw na haligi, kapag pinaputok ito sa isang tiyak na punto, maaari itong maabot ang isang temperatura na mas mataas kaysa sa ibabaw ng araw.
Ang siyentipiko ng Sobyet na si H.γ Basov ay nag -imbento ng semiconductor laser noong 1960. Ang istraktura ng semiconductor laser ay karaniwang binubuo ng P layer, N layer at aktibong layer na bumubuo ng dobleng heterojunction. Ang mga katangian nito ay: maliit na sukat, mataas na kahusayan ng pagkabit, mabilis na bilis ng pagtugon, haba ng haba at laki na akma sa laki ng optical fiber, ay maaaring direktang modulated, mahusay na pagkakaisa.
Anim, ang ilan sa mga pangunahing direksyon ng aplikasyon ng laser
F. Komunikasyon ng Laser
Ang paggamit ng ilaw upang magpadala ng impormasyon ay pangkaraniwan ngayon. Halimbawa, ang mga barko ay gumagamit ng mga ilaw upang makipag -usap, at ang mga ilaw sa trapiko ay gumagamit ng pula, dilaw, at berde. Ngunit ang lahat ng mga paraan na ito ng pagpapadala ng impormasyon gamit ang ordinaryong ilaw ay maaari lamang limitado sa mga maikling distansya. Kung nais mong magpadala ng impormasyon nang direkta sa mga malalayong lugar sa pamamagitan ng ilaw, hindi ka maaaring gumamit ng ordinaryong ilaw, ngunit gumamit lamang ng mga laser.
Kaya paano mo maihatid ang laser? Alam namin na ang kuryente ay maaaring dalhin kasama ang mga wire ng tanso, ngunit ang ilaw ay hindi maaaring dalhin kasama ang mga ordinaryong metal na wire. Dahil dito, ang mga siyentipiko ay nakabuo ng isang filament na maaaring magpadala ng ilaw, na tinatawag na optical fiber, na tinukoy bilang hibla. Ang optical fiber ay gawa sa mga espesyal na materyales sa salamin, ang diameter ay mas payat kaysa sa isang buhok ng tao, karaniwang 50 hanggang 150 microns, at napakalambot.
Sa katunayan, ang panloob na core ng hibla ay isang mataas na refractive index ng transparent optical glass, at ang panlabas na patong ay gawa sa mababang refractive index glass o plastik. Ang ganitong istraktura, sa isang banda, ay maaaring gumawa ng ilaw na refracted kasama ang panloob na core, tulad ng tubig na dumadaloy pasulong sa pipe ng tubig, ang koryente na ipinadala sa kawad, kahit na libu -libong mga twists at liko ay walang epekto. Sa kabilang banda, ang mababang-refractive index coating ay maaaring maiwasan ang ilaw mula sa pagtulo, tulad ng ang tubo ng tubig ay hindi tumulo at ang pagkakabukod ng layer ng kawad ay hindi nagsasagawa ng koryente.
Ang hitsura ng optical fiber ay malulutas ang paraan ng pagpapadala ng ilaw, ngunit hindi ito nangangahulugang kasama nito, ang anumang ilaw ay maaaring maipadala sa napakalayo. Ang mataas na ningning, dalisay na kulay, mahusay na direksyon ng laser, ay ang pinaka mainam na mapagkukunan ng ilaw upang maipadala ang impormasyon, ito ay input mula sa isang dulo ng hibla, halos walang pagkawala at output mula sa kabilang dulo. Samakatuwid, ang optical na komunikasyon ay mahalagang komunikasyon sa laser, na may mga pakinabang ng malaking kapasidad, mataas na kalidad, malawak na mapagkukunan ng mga materyales, malakas na pagiging kompidensiyal, tibay, atbp, at pinasasalamatan ng mga siyentipiko bilang isang rebolusyon sa larangan ng komunikasyon, at isa sa mga pinaka -mahusay na mga nagawa sa rebolusyong teknolohikal.
Oras ng Mag-post: Hunyo-29-2023