El làser fa referència al procés i instrument de generació de feixos de llum colimats, monocromàtics i coherents mitjançant l'amplificació de radiació estimulada i la retroalimentació necessària. Bàsicament, la generació làser requereix tres elements: un "ressonador", un "mitjà de guany" i una "font de bombeig".
A. Principi
L'estat de moviment d'un àtom es pot dividir en diferents nivells d'energia, i quan l'àtom passa d'un nivell d'energia alt a un nivell d'energia baix, allibera fotons de l'energia corresponent (l'anomenada radiació espontània). De la mateixa manera, quan un fotó incideix en un sistema de nivell d'energia i és absorbit per aquest, farà que l'àtom passi d'un nivell d'energia baix a un nivell d'energia alt (l'anomenada absorció excitada); Aleshores, alguns dels àtoms que passen a nivells d'energia més alts passaran a nivells d'energia més baixos i emeten fotons (l'anomenada radiació estimulada). Aquests moviments no es produeixen de manera aïllada, sinó sovint en paral·lel. Quan creem una condició, com ara utilitzar el medi adequat, el ressonador, el camp elèctric extern suficient, la radiació estimulada s'amplifica de manera que més que l'absorció estimulada, en general, hi haurà fotons emesos, donant lloc a llum làser.
B. Classificació
Segons el medi que produeix el làser, el làser es pot dividir en làser líquid, làser de gas i làser sòlid. Ara el làser semiconductor més comú és una mena de làser d'estat sòlid.
C. Composició
La majoria dels làsers es componen de tres parts: sistema d'excitació, material làser i ressonador òptic. Els sistemes d'excitació són dispositius que produeixen energia lluminosa, elèctrica o química. Actualment, els principals mitjans d'incentivació utilitzats són la llum, l'electricitat o la reacció química. Les substàncies làser són substàncies que poden produir llum làser, com ara robins, vidre de beril·li, gas de neó, semiconductors, colorants orgànics, etc. El paper del control de ressonància òptica és millorar la brillantor del làser de sortida, ajustar i seleccionar la longitud d'ona i la direcció. del làser.
D. Aplicació
El làser s'utilitza àmpliament, principalment la comunicació de fibra, la gamma làser, el tall per làser, les armes làser, el disc làser, etc.
E. Història
L'any 1958, els científics nord-americans Xiaoluo i Townes van descobrir un fenomen màgic: quan posen la llum emesa per la bombeta interna sobre un cristall de terres rares, les molècules del cristall emeten una llum intensa, sempre juntes. Segons aquest fenomen, van proposar el "principi làser", és a dir, quan la substància és excitada per la mateixa energia que la freqüència d'oscil·lació natural de les seves molècules, produirà aquesta llum forta que no divergeix: làser. Van trobar documents importants per a això.
Després de la publicació dels resultats de la investigació de Sciolo i Townes, científics de diversos països van proposar diversos esquemes experimentals, però no van tenir èxit. El 15 de maig de 1960, Mayman, un científic del Laboratori Hughes de Califòrnia, va anunciar que havia obtingut un làser amb una longitud d'ona de 0,6943 micres, que era el primer làser mai obtingut per humans, i Mayman es va convertir així en el primer científic del món. introduir el làser en el camp pràctic.
El 7 de juliol de 1960, Mayman va anunciar el naixement del primer làser del món, l'esquema de Mayman és utilitzar un tub de flaix d'alta intensitat per estimular àtoms de crom en un cristall de robí, produint així una fina columna de llum vermella molt concentrada, quan es dispara. en un moment determinat, pot arribar a una temperatura superior a la superfície del sol.
El científic soviètic H.Γ Basov va inventar el làser semiconductor l'any 1960. L'estructura del làser semiconductor normalment es compon de capa P, capa N i capa activa que formen una doble heterounió. Les seves característiques són: mida petita, alta eficiència d'acoblament, velocitat de resposta ràpida, longitud d'ona i mida ajustada a la mida de la fibra òptica, es pot modular directament, bona coherència.
Sis, algunes de les principals direccions d'aplicació del làser
F. Comunicació làser
L'ús de la llum per transmetre informació és molt habitual avui dia. Per exemple, els vaixells utilitzen llums per comunicar-se i els semàfors utilitzen vermell, groc i verd. Però totes aquestes maneres de transmetre informació mitjançant la llum normal només es poden limitar a distàncies curtes. Si voleu transmetre informació directament a llocs llunyans a través de la llum, no podeu utilitzar llum normal, sinó només làser.
Llavors, com lliurar el làser? Sabem que l'electricitat es pot transportar per cables de coure, però la llum no es pot transportar per cables metàl·lics normals. Amb aquesta finalitat, els científics han desenvolupat un filament que pot transmetre llum, anomenat fibra òptica, anomenada fibra. La fibra òptica està feta de materials de vidre especials, el diàmetre és més prim que un cabell humà, normalment de 50 a 150 micres, i molt suau.
De fet, el nucli interior de la fibra és un alt índex de refracció de vidre òptic transparent, i el recobriment exterior està fet de vidre o plàstic de baix índex de refracció. Aquesta estructura, d'una banda, pot fer que la llum es refracti al llarg del nucli interior, igual que l'aigua que flueix cap endavant a la canonada d'aigua, l'electricitat es transmet cap endavant pel cable, fins i tot si milers de girs i girs no tenen cap efecte. D'altra banda, el recobriment de baix índex de refracció pot evitar que la llum s'escapi, de la mateixa manera que la canonada d'aigua no es filtra i la capa d'aïllament del cable no condueix l'electricitat.
L'aparició de la fibra òptica resol la manera de transmetre la llum, però no vol dir que amb ella es pugui transmetre qualsevol llum a molt lluny. Només alta brillantor, color pur, bon làser direccional, és la font de llum més ideal per transmetre informació, és d'entrada des d'un extrem de la fibra, gairebé sense pèrdua i sortida de l'altre extrem. Per tant, la comunicació òptica és essencialment una comunicació làser, que té els avantatges d'una gran capacitat, una alta qualitat, una àmplia font de materials, una forta confidencialitat, durabilitat, etc., i és aclamada pels científics com una revolució en el camp de la comunicació, i és una dels èxits més brillants de la revolució tecnològica.
Hora de publicació: 29-juny-2023