El làser es refereix al procés i a l’instrument de generar bigues de llum coherents i coherents col·limades 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 bombament".
A. Principi
L’estat de moviment d’un àtom es pot dividir en diferents nivells d’energia i, quan l’àtom transita des d’un nivell d’energia elevat a un nivell d’energia baix, allibera fotons d’energia corresponent (anomenada radiació espontània). De la mateixa manera, quan un fotó és incident en un sistema de nivell d’energia i s’absorbeix per ell, farà que l’àtom passi d’un nivell d’energia baix a un nivell d’energia elevat (l’anomenada absorció excitada); Aleshores, alguns dels àtoms que transiten cap a nivells d’energia més alts transiten cap a nivells d’energia més baixos i emetran fotons (l’anomenada radiació estimulada). Aquests moviments no es produeixen aïlladament, sinó sovint en paral·lel. Quan creem una condició, com ara l’ús del medi adequat, ressonador, prou camp elèctric extern, 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 de semiconductors més comú és una mena de làser en estat sòlid.
C. Composició
La majoria dels làsers estan compostos per tres parts: sistema d’excitació, material làser i ressonador òptic. Els sistemes d’excitació són dispositius que produeixen energia lleugera, elèctrica o química. Actualment, els principals mitjans d’incentiu que s’utilitzen són la llum, l’electricitat o la reacció química. Les substàncies làser són substàncies que poden produir llum làser, com ara rubí, 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 comunicació de fibra, rang làser, tall làser, armes làser, disc làser, etc.
E. Història
El 1958, els científics nord -americans Xiaoluo i Townes van descobrir un fenomen màgic: quan posen la llum emesa per la bombeta interna en un cristall de la terra rara, les molècules del cristall emetran lluminoses, sempre juntes. Segons aquest fenomen, van proposar el “principi làser”, és a dir, quan la substància s’emociona amb la mateixa energia que la freqüència d’oscil·lació natural de les seves molècules, produirà aquesta llum forta que no divergeix - làser. Van trobar papers importants per a això.
Després de la publicació de resultats de recerca de Sciolo i Townes, els científics de diversos països van proposar diversos esquemes experimentals, però no van tenir èxit. El 15 de maig de 1960, Mayman, científic del laboratori de Hughes de Califòrnia, va anunciar que havia obtingut un làser amb una longitud d’ona de 0,6943 micres, que va ser el primer làser obtingut pels humans, i Mayman es va convertir així en el primer científic del món a introduir làsers 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 flash d’alta intensitat per estimular els àtoms de crom en un cristall rubí, produint així una columna de llum vermella fina molt concentrada, quan es dispara en un cert punt, pot arribar a una temperatura més alta que la superfície del sol.
El científic soviètic H.γ BASOV va inventar el làser semiconductor el 1960. L’estructura del làser semiconductor es compon normalment per capa P, capa N i capa activa que forma una doble heterojunció. Les seves característiques són: mida petita, alta eficiència d'acoblament, velocitat de resposta ràpida, longitud d'ona i mida encaixades amb la mida de la fibra òptica, es pot modular directament, una bona coherència.
Sis, algunes de les principals indicacions d’aplicació del làser
F. Comunicació làser
Utilitzar llum per transmetre informació és molt freqüent avui en 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 amb llum ordinària només es poden limitar a distàncies curtes. Si voleu transmetre informació directament a llocs llunyans a través de la llum, no podeu utilitzar llum ordinària, sinó que només utilitzeu làsers.
Llavors, com lliurar el làser? Sabem que l’electricitat es pot transportar al llarg de cables de coure, però la llum no es pot transportar al llarg de cables metàl·lics ordinaris. Amb aquesta finalitat, els científics han desenvolupat un filament que pot transmetre llum, anomenada fibra òptica, anomenada fibra. La fibra òptica està feta de materials especials de vidre, 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 índex de refracció elevat de vidre òptic transparent i el recobriment exterior està fabricat en 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, de la mateixa manera que l’aigua que flueix cap endavant a la canonada d’aigua, l’electricitat transmesa cap endavant al fil, fins i tot si milers de girs i voltes no tenen cap efecte. D'altra banda, el recobriment d'índexs baixos pot evitar que la llum es filtri, de la mateixa manera que la canonada d'aigua no es filtra i la capa d'aïllament del filferro no condueix electricitat.
L’aparició de fibra òptica soluciona la manera de transmetre la llum, però no vol dir que, amb ella, es pugui transmetre cap llum a molt lluny. Només una gran brillantor, color pur, un bon làser direccional, és la font de llum més ideal per transmetre informació, que s’introdueix d’un extrem de la fibra, gairebé cap pèrdua i sortida de l’altre extrem. Per tant, la comunicació òptica és essencialment la comunicació làser, que té els avantatges de gran capacitat, d’alta qualitat, àmplia font de materials, confidencialitat forta, durabilitat, etc., i és reconeguda pels científics com a revolució en el camp de la comunicació, i és un dels èxits més brillants de la revolució tecnològica.
Post Horari: 29 de juny-2023