Laser verwijst naar het proces en het instrument van het genereren van gecollimeerde, monochromatische, coherente lichtstralen door gestimuleerde stralingsversterking en noodzakelijke feedback. Kortom, lasergeneratie vereist drie elementen: een 'resonator', een 'versterkingsmedium' en een 'pompbron'.
A. Principe
De bewegingstoestand van een atoom kan worden onderverdeeld in verschillende energieniveaus, en wanneer de atoom overgaat van een hoog energieniveau naar een laag energieniveau, brengt het fotonen van overeenkomstige energie af (zogenaamde spontane straling). Evenzo, wanneer een foton op een energieniveau-systeem wordt aangebracht en erdoor wordt geabsorbeerd, zal dit ervoor zorgen dat het atoom overstap van een laag energieniveau naar een hoog energieniveau (zogenaamde geëxciteerde absorptie); Vervolgens zullen sommige van de atomen die overgaan naar hogere energieniveaus overgaan naar lagere energieniveaus en fotonen uitzenden (zogenaamde gestimuleerde straling). Deze bewegingen komen niet afzonderlijk voor, maar vaak parallel. Wanneer we een voorwaarde creëren, zoals het gebruik van het juiste medium, resonator, voldoende extern elektrisch veld, wordt de gestimuleerde straling geamplificeerd zodat meer dan de gestimuleerde absorptie, dan in het algemeen fotonen worden uitgestoten, wat resulteert in laserlicht.
B. Classificatie
Volgens het medium dat de laser produceert, kan de laser worden verdeeld in vloeibare laser, gaslaser en vaste laser. Nu is de meest voorkomende halfgeleiderlaser een soort laser van vaste toestand.
C. Samenstelling
De meeste lasers zijn samengesteld uit drie delen: excitatiesysteem, lasermateriaal en optische resonator. Excitatiesystemen zijn apparaten die lichte, elektrische of chemische energie produceren. Momenteel zijn de belangrijkste stimuleringsmiddelen licht, elektriciteit of chemische reactie. Laserstoffen zijn stoffen die laserlicht kunnen produceren, zoals robijnen, berylliumglas, neongas, halfgeleiders, organische kleurstoffen, enz. De rol van optische resonantieregeling is om de helderheid van de uitgangslaser te verbeteren, de golflengte en richting van de laser te selecteren.
D. Toepassing
Laser wordt veel gebruikt, voornamelijk vezelcommunicatie, laser variërend, lasersnijden, laserwapens, laserschijf enzovoort.
E. Geschiedenis
In 1958 ontdekten Amerikaanse wetenschappers Xiaoluo en Townes een magisch fenomeen: wanneer ze het licht uitgezonden door de interne gloeilamp op een zeldzaam aardkristal plaatsen, zullen de moleculen van het kristal helder uitstralen, altijd samen sterk licht. Volgens dit fenomeen stelden ze het "laserprincipe" voor, dat wil zeggen, wanneer de stof wordt geëxciteerd door dezelfde energie als de natuurlijke oscillatiefrequentie van zijn moleculen, zal het dit sterke licht produceren dat niet uiteenloopt - laser. Ze vonden hiervoor belangrijke artikelen.
Na de publicatie van de onderzoeksresultaten van Sciolo en Townes stelden wetenschappers uit verschillende landen verschillende experimentele regelingen voor, maar ze waren niet succesvol. Op 15 mei 1960 kondigde Mayman, een wetenschapper in het Hughes -laboratorium in Californië, aan dat hij een laser had verkregen met een golflengte van 0,6943 micron, de eerste laser ooit verkregen door mensen, en Mayman werd dus de eerste wetenschapper in de wereld die lasers introduceerde in het praktische veld.
Op 7 juli 1960 kondigde Mayman de geboorte aan van de eerste laser ter wereld, het schema van Mayman is om een flashbuis met hoge intensiteit te gebruiken om chroomatomen in een robijnkristal te stimuleren, waardoor een zeer geconcentreerde dunne rode lichtkolom wordt geproduceerd, wanneer deze op een bepaald punt wordt afgevuurd, kan deze een temperatuur hoger dan het oppervlak van de zon bereiken.
Sovjetwetenschapper H.y Basov vond de halfgeleiderlaser in 1960 uit. De structuur van halfgeleiderlaser is meestal samengesteld uit P -laag, N -laag en actieve laag die dubbele heterojunctie vormen. De kenmerken ervan zijn: klein formaat, hoge koppelingsefficiëntie, snelle responssnelheid, golflengte en grootte bij de optische vezelgrootte, kan direct worden gemoduleerd, goede coherentie.
Zes, enkele van de belangrijkste toepassingsrichtingen van laser
F. Lasercommunicatie
Licht gebruiken om informatie te verzenden is tegenwoordig heel gebruikelijk. Schepen gebruiken bijvoorbeeld lichten om te communiceren en verkeerslichten gebruiken rood, geel en groen. Maar al deze manieren om informatie te verzenden met behulp van gewoon licht kunnen alleen worden beperkt tot korte afstanden. Als u informatie rechtstreeks naar verre plaatsen via licht wilt verzenden, kunt u geen gewoon licht gebruiken, maar alleen lasers gebruiken.
Dus hoe bezorg je de laser? We weten dat elektriciteit langs koperen draden kan worden gedragen, maar licht kan niet worden gedragen door gewone metalen draden. Daartoe hebben wetenschappers een gloeidraad ontwikkeld die licht kan overbrengen, optische vezel genoemd, als vezels genoemd. Optische vezel is gemaakt van speciale glazen materialen, de diameter is dunner dan een menselijk haar, meestal 50 tot 150 micron, en zeer zacht.
In feite is de binnenste kern van de vezel een hoge brekingsindex van transparant optisch glas, en de buitenste coating is gemaakt van laag brekingsindexglas of plastic. Een dergelijke structuur kan aan de ene kant het licht breken langs de binnenste kern, net als het water dat naar voren stroomt in de waterpijp, elektriciteit naar voren in de draad wordt uitgezonden, zelfs als duizenden wendingen geen effect hebben. Aan de andere kant kan de laagrefractieve indexcoating voorkomen dat licht lekt, net zoals de waterpijp niet sijpelt en de isolatielaag van de draad geen elektriciteit leidt.
Het uiterlijk van optische vezels lost de manier op om licht over te dragen, maar het betekent niet dat elk licht ermee kan worden overgedragen naar heel ver weg. Alleen hoge helderheid, pure kleur, goede richting laser, is de meest ideale lichtbron om informatie te verzenden, het is invoer van het ene uiteinde van de vezel, bijna geen verlies en uitgang van het andere uiteinde. Daarom is optische communicatie in wezen lasercommunicatie, die de voordelen heeft van grote capaciteit, hoge kwaliteit, brede bron van materialen, sterke vertrouwelijkheid, duurzaamheid, enz., En wordt door wetenschappers geprezen als een revolutie op het gebied van communicatie en is een van de meest briljante prestaties in de technologische revolutie.
Posttijd: juni-29-2023