Ang laser ay tumutukoy sa proseso at instrumento ng pagbuo ng collimated, monochromatic, coherent light beam sa pamamagitan ng stimulated radiation amplification at kinakailangang feedback.Karaniwan, ang pagbuo ng laser ay nangangailangan ng tatlong elemento: isang "resonator," isang "gain medium," at isang "pumping source."
A. Prinsipyo
Ang estado ng paggalaw ng isang atom ay maaaring hatiin sa iba't ibang antas ng enerhiya, at kapag ang atom ay lumipat mula sa isang mataas na antas ng enerhiya patungo sa isang mababang antas ng enerhiya, ito ay naglalabas ng mga photon ng kaukulang enerhiya (tinatawag na spontaneous radiation).Katulad nito, kapag ang isang photon ay naganap sa isang sistema ng antas ng enerhiya at hinihigop nito, magiging sanhi ito ng paglipat ng atom mula sa isang mababang antas ng enerhiya patungo sa isang mataas na antas ng enerhiya (tinatawag na excited na pagsipsip);Pagkatapos, ang ilan sa mga atom na lumilipat sa mas mataas na antas ng enerhiya ay lilipat sa mas mababang antas ng enerhiya at maglalabas 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 kaysa sa stimulated absorption, pagkatapos ay sa pangkalahatan, magkakaroon ng mga photon na ibinubuga, na nagreresulta sa laser light.
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 pinakakaraniwang semiconductor laser ay isang uri ng solid-state laser.
C. Komposisyon
Karamihan sa mga laser ay binubuo ng tatlong bahagi: sistema ng paggulo, materyal ng laser at optical resonator.Ang mga excitation system ay mga device na gumagawa ng liwanag, elektrikal o kemikal na enerhiya.Sa kasalukuyan, ang pangunahing paraan ng insentibo na ginagamit ay liwanag, kuryente o kemikal na reaksyon.Ang mga sangkap ng laser ay mga sangkap na maaaring makagawa ng liwanag ng laser, tulad ng mga rubi, beryllium glass, neon gas, semiconductors, organic dyes, atbp. Ang papel ng optical resonance control ay upang mapahusay ang liwanag ng output laser, ayusin at piliin ang wavelength at direksyon ng laser.
D. Paglalapat
Ang laser ay malawakang ginagamit, pangunahin ang fiber communication, laser ranging, laser cutting, laser weapons, laser disc at iba pa.
E. Kasaysayan
Noong 1958, natuklasan ng mga Amerikanong siyentipiko na sina Xiaoluo at Townes ang isang mahiwagang kababalaghan: kapag inilagay nila ang liwanag na ibinubuga ng panloob na bombilya sa isang kristal na bihirang lupa, ang mga molekula ng kristal ay maglalabas ng maliwanag, palaging magkakasamang malakas na liwanag.Ayon sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, iminungkahi nila ang "prinsipyo ng laser", iyon ay, kapag ang sangkap ay nasasabik ng parehong enerhiya tulad ng natural na dalas ng oscillation ng mga molekula nito, gagawa ito ng malakas na liwanag na hindi naghihiwalay - laser.Nakakita sila ng mahahalagang papeles para dito.
Matapos ang paglalathala ng mga resulta ng pananaliksik ni Sciolo at Townes, ang mga siyentipiko mula sa iba't ibang bansa ay nagmungkahi ng iba't ibang mga eksperimentong pamamaraan, ngunit hindi sila nagtagumpay.Noong Mayo 15, 1960, si Mayman, isang siyentipiko sa Hughes Laboratory sa California, ay nag-anunsyo na nakakuha siya ng laser na may wavelength 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 pagsilang ng unang laser sa mundo, ang pamamaraan ni Mayman ay gumamit ng high-intensity flash tube upang pasiglahin ang mga chromium atoms sa isang ruby crystal, kaya gumagawa ng isang napaka-puro manipis na pulang ilaw na haligi, kapag ito ay pinaputok. sa isang tiyak na punto, maaari itong umabot sa isang temperatura na mas mataas kaysa sa ibabaw ng araw.
Inimbento ng siyentipikong Sobyet na si H.Γ Basov ang semiconductor laser noong 1960. Ang istraktura ng semiconductor laser ay karaniwang binubuo ng P layer, N layer at aktibong layer na bumubuo ng double heterojunction.Ang mga katangian nito ay: maliit na sukat, mataas na kahusayan ng pagkabit, mabilis na pagtugon sa bilis, haba ng daluyong at sukat na akma sa laki ng optical fiber, maaaring direktang modulated, magandang pagkakaugnay.
Anim, ang ilan sa mga pangunahing direksyon ng aplikasyon ng laser
F. Laser komunikasyon
Ang paggamit ng liwanag upang magpadala ng impormasyon ay napakakaraniwan na ngayon.Halimbawa, ang mga barko ay gumagamit ng mga ilaw upang makipag-usap, at ang mga ilaw ng trapiko ay gumagamit ng pula, dilaw, at berde.Ngunit ang lahat ng mga paraan na ito ng pagpapadala ng impormasyon gamit ang ordinaryong liwanag ay maaari lamang limitado sa mga maikling distansya.Kung nais mong direktang magpadala ng impormasyon sa malalayong lugar sa pamamagitan ng liwanag, hindi ka maaaring gumamit ng ordinaryong liwanag, ngunit gumamit lamang ng mga laser.
Kaya paano mo ihahatid ang laser?Alam namin na ang koryente ay maaaring dalhin kasama ang mga wire na tanso, ngunit ang liwanag ay hindi maaaring dalhin kasama ang ordinaryong mga wire na metal.Sa layuning ito, ang mga siyentipiko ay nakabuo ng isang filament na maaaring magpadala ng liwanag, na tinatawag na optical fiber, na tinutukoy bilang fiber.Ang optical fiber ay gawa sa mga espesyal na materyales sa salamin, ang diameter ay mas payat kaysa sa 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 na salamin o plastik.Ang ganitong istraktura, sa isang banda, ay maaaring gawing refracted ang liwanag sa kahabaan ng panloob na core, tulad ng tubig na dumadaloy pasulong sa tubo ng tubig, ang kuryente na ipinadala pasulong sa wire, kahit na ang libu-libong paikot-ikot ay walang epekto.Sa kabilang banda, ang mababang refractive index coating ay maaaring maiwasan ang paglabas ng liwanag, tulad ng tubo ng tubig ay hindi tumagos at ang insulation layer ng wire ay hindi nagsasagawa ng kuryente.
Ang hitsura ng optical fiber ay nalulutas ang paraan ng pagpapadala ng liwanag, ngunit hindi ito nangangahulugan na kasama nito, anumang liwanag ay maaaring maipadala sa napakalayo.Tanging mataas na liwanag, purong kulay, magandang direksyon ng laser, ang pinaka-perpektong pinagmumulan ng liwanag upang magpadala ng 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 ng laser, na may mga pakinabang ng malaking kapasidad, mataas na kalidad, malawak na mapagkukunan ng mga materyales, malakas na pagiging kompidensiyal, tibay, atbp., at kinikilala ng mga siyentipiko bilang isang rebolusyon sa larangan ng komunikasyon, at isa. sa mga pinakamatalino na tagumpay sa teknolohikal na rebolusyon.
Oras ng post: Hun-29-2023