Laser viitab protsessile ja instrumendile kollimeeritud, monokromaatsete, koherentsete valguskiirte genereerimiseks stimuleeritud kiirguse võimendamise ja vajaliku tagasiside kaudu.Põhimõtteliselt nõuab lasergenereerimine kolme elementi: "resonaatorit", "võimenduskeskkonda" ja "pumbaallikat".
A. Põhimõte
Aatomi liikumisseisundit saab jagada erinevateks energiatasemeteks ning kui aatom läheb üle kõrgelt energiatasemelt madalale energiatasemele, siis vabastab ta vastava energiaga footoneid (nn spontaanne kiirgus).Samamoodi, kui footon langeb energiatasandi süsteemile ja neeldub selles, põhjustab see aatomi ülemineku madalalt energiatasemelt kõrgele energiatasemele (nn ergastatud neeldumine);Seejärel lähevad mõned aatomid, mis lähevad üle kõrgemale energiatasemele, madalamale energiatasemele ja kiirgavad footoneid (nn stimuleeritud kiirgus).Need liikumised ei toimu isoleeritult, vaid sageli paralleelselt.Kui loome tingimused, näiteks kasutades sobivat keskkonda, resonaatorit, piisavalt välist elektrivälja, võimendatakse stimuleeritud kiirgust nii, et stimuleeritud neeldumisest rohkem kiirgatakse footoneid, mille tulemuseks on laservalgus.
B. Klassifikatsioon
Laserit tootva kandja järgi võib laseri jagada vedellaseriks, gaaslaseriks ja tahkelaseriks.Nüüd on kõige levinum pooljuhtlaser omamoodi tahkislaser.
C. Koosseis
Enamik lasereid koosneb kolmest osast: ergutussüsteem, lasermaterjal ja optiline resonaator.Ergastussüsteemid on seadmed, mis toodavad valgust, elektri- või keemilist energiat.Praegu on peamisteks ergutusvahenditeks valgus, elekter või keemiline reaktsioon.Laserained on ained, mis võivad tekitada laservalgust, nagu rubiinid, berülliumklaas, neoongaas, pooljuhid, orgaanilised värvained jne. Optilise resonantsi juhtimise roll on väljundlaseri heleduse suurendamine, lainepikkuse ja suuna reguleerimine ja valimine. laserist.
D. Taotlus
Laserit kasutatakse laialdaselt, peamiselt kiudsides, laserkauguses, laserlõikamises, laserrelvades, laserkettas ja nii edasi.
E. Ajalugu
1958. aastal avastasid Ameerika teadlased Xiaoluo ja Townes maagilise nähtuse: kui nad panevad haruldase muldmetalli kristallile sisemise lambipirni kiirgava valguse, kiirgavad kristalli molekulid eredat, alati koos tugevat valgust.Selle nähtuse kohaselt pakkusid nad välja "laserprintsiibi", st kui ainet ergastab sama energia kui selle molekulide loomulik võnkesagedus, tekitab see tugevat valgust, mis ei lahkne – laser.Nad leidsid selle jaoks olulised paberid.
Pärast Sciolo ja Townesi uurimistulemuste avaldamist pakkusid erinevate riikide teadlased välja erinevaid katseskeeme, kuid need ei olnud edukad.15. mail 1960 teatas Californias asuva Hughesi labori teadlane Mayman, et ta sai laseri lainepikkusega 0,6943 mikronit, mis oli esimene laser, mille inimesed kunagi hankisid, ja Maymanist sai seega esimene teadlane maailmas. tutvustada lasereid praktilisse valdkonda.
7. juulil 1960 teatas Mayman maailma esimese laseri sünnist, Maymani skeem on kasutada kõrge intensiivsusega välklampi, et stimuleerida rubiinikristallides kroomi aatomeid, tekitades niiviisi väga kontsentreeritud õhukese punase valgussamba, kui see tulistatakse. teatud hetkel võib see jõuda päikese pinnast kõrgemale temperatuurile.
Nõukogude teadlane H.Γ Basov leiutas pooljuhtlaseri 1960. aastal. Pooljuhtlaseri struktuur koosneb tavaliselt P-kihist, N-kihist ja aktiivkihist, mis moodustavad topeltheteroühenduse.Selle omadused on järgmised: väiksus, kõrge sidumistõhusus, kiire reageerimiskiirus, lainepikkus ja suurus sobivad optilise kiu suurusega, saab otse moduleerida, hea sidusus.
Kuus, mõned laseri peamised rakendussuunad
F. Laserside
Valguse kasutamine teabe edastamiseks on tänapäeval väga levinud.Näiteks laevad kasutavad suhtlemiseks tulesid ning valgusfoorid punast, kollast ja rohelist.Kuid kõiki neid tavavalguse abil teabe edastamise viise saab piirata ainult lühikeste vahemaadega.Kui soovite valguse kaudu teavet otse kaugetesse kohtadesse edastada, ei saa te kasutada tavalist valgust, vaid kasutada ainult lasereid.
Kuidas siis laserit tarnida?Teame, et elektrit saab kanda mööda vasktraate, valgust aga mööda tavalisi metalltraate ei saa.Sel eesmärgil on teadlased välja töötanud valgust edastava hõõgniidi, mida nimetatakse optiliseks kiuks, mida nimetatakse kiuduks.Optiline kiud on valmistatud spetsiaalsetest klaasmaterjalidest, läbimõõt on juuksekarvast õhem, tavaliselt 50–150 mikronit ja väga pehme.
Tegelikult on kiu sisemine südamik läbipaistvast optilisest klaasist kõrge murdumisnäitaja ja välimine kate on valmistatud madala murdumisnäitajaga klaasist või plastist.Selline konstruktsioon võib ühest küljest muuta valguse murduma mööda sisemist südamikku, täpselt nagu veetorus edasi voolava vee, elektrit edasi juhtmes, isegi kui tuhandetel keerdkäikudel pole mõju.Teisest küljest võib madala murdumisnäitajaga kate takistada valguse lekkimist, nagu ka veetoru ei imbu ja traadi isolatsioonikiht ei juhi elektrit.
Optilise kiu välimus lahendab valguse edastamise viisi, kuid see ei tähenda, et sellega saab valgust edastada väga kaugele.Ainult kõrge heledus, puhas värv, hea suunaga laser, on ideaalseim valgusallikas teabe edastamiseks, see on sisend kiu ühest otsast, peaaegu puudub kadu ja väljund teisest otsast.Seetõttu on optiline side oma olemuselt laserside, mille eelisteks on suur võimsus, kõrge kvaliteet, lai materjaliallikas, tugev konfidentsiaalsus, vastupidavus jne ning mida teadlased tervitavad kui revolutsiooni kommunikatsiooni vallas ja mis on üks tehnoloogilise revolutsiooni kõige säravamatest saavutustest.
Postitusaeg: 29. juuni 2023