Laser odkazuje na proces a nástroj generování kolimovaných, monochromatických koherentních světelných paprsků prostřednictvím stimulovaného radiačního zesílení a nezbytné zpětné vazby. V zásadě generace laseru vyžaduje tři prvky: „rezonátor“, „mediální médium“ a „čerpací zdroj“.
A. Princip
Stav pohybu atomu může být rozdělen na různé úrovně energie, a když atomové přechody z vysoké úrovně energie na nízkou úroveň energie, uvolňuje fotony odpovídající energie (tzv. Spontánní záření). Podobně, když foton dopadne na systém energetické hladiny a absorbován tím, způsobí přechod atom z nízké úrovně energie na vysokou energetickou hladinu (tzv. Vzrušená absorpce); Poté některé atomy, které přecházejí na vyšší hladiny energie, přecházejí na snížení hladiny energie a emitují fotony (tzv. Stimulované záření). K těmto pohybům nedochází izolovaně, ale často paralelně. Když vytvoříme stav, jako je použití příslušného média, rezonátoru, dostatečného vnějšího elektrického pole, stimulované záření je amplifikováno tak, že více než stimulovaná absorpce, pak obecně budou emitovány fotony, což by mělo za následek laserové světlo.
B. Klasifikace
Podle média, které produkuje laser, lze laser rozdělit na kapalný laser, plynový laser a pevný laser. Nyní nejběžnějším polovodičovým laserem je druh laseru pevného stavu.
C. Složení
Většina laserů se skládá ze tří částí: excitačního systému, laserového materiálu a optického rezonátoru. Excitační systémy jsou zařízení, která produkují světlou, elektrickou nebo chemickou energii. V současné době je hlavním pobídkem použité motivace světlo, elektřina nebo chemická reakce. Laserové látky jsou látky, které mohou produkovat laserové světlo, jako jsou rubíny, berylium sklo, neonový plyn, polovodiče, organická barviva atd. Úlohou optické rezonance je zvýšit jas výstupního laseru, upravit a vybrat vlnovou délku a směr laseru.
D. Aplikace
Laser se široce používá, zejména komunikace s vlákny, laserové rozsah, řezání laseru, laserové zbraně, laserový disk atd.
E. Historie
V roce 1958 američtí vědci Xiaoluo a Townes objevili magický jev: když položili světlo emitované vnitřní žárovkou na vzácnou zemskou krystalu, molekuly krystalu emitují jasné, vždy společně silné světlo. Podle tohoto jevu navrhli „laserový princip“, to znamená, že když je látka vzrušena stejnou energií jako přirozená oscilační frekvence jeho molekul, vytvoří toto silné světlo, které se neodchyluje - laser. Našli pro to důležité papíry.
Po zveřejnění výsledků výzkumu Sciolo a Townesu vědci z různých zemí navrhli různá experimentální schémata, ale nebyli úspěšní. 15. května 1960 Mayman, vědec v Hughes Laboratory v Kalifornii, oznámil, že získal laser s vlnovou délkou 0,6943 mikronů, což byl první laser, který kdy lidé získali, a Mayman se tak stal prvním vědcem na světě, který do praktického pole představil lasery.
7. července 1960 Mayman oznámil narození prvního laseru na světě, Maymanův schéma je používat flash trubici s vysokou intenzitou ke stimulaci atomů chromu v rubínovém krystalu, čímž se vytvoří velmi koncentrovaný tenký červené světlo, když je vystřelen v určitém bodě, může dosáhnout teploty vyšší než povrch slunce.
Sovětský vědec H.y Basov vynalezl polovodičový laser v roce 1960. Struktura polovodičového laseru je obvykle složena z P vrstvy, N vrstvy a aktivní vrstvy, které tvoří dvojí heterojunkci. Jeho charakteristiky jsou: malá velikost, vysoká účinnost vazby, rychlá rychlost odezvy, vlnová délka a velikost přizpůsobení velikosti optických vláken, lze přímo modulovat, dobrou koherenci.
Šest, některé z hlavních pokynů pro aplikaci laseru
F. Laserová komunikace
Použití světla k přenosu informací je dnes velmi běžné. Například lodě používají ke komunikaci světla a semafory používají červenou, žlutou a zelenou. Všechny tyto způsoby přenosu informací pomocí běžného světla však mohou být omezeny pouze na krátké vzdálenosti. Pokud chcete přenášet informace přímo na vzdálená místa prostřednictvím světla, nemůžete používat běžné světlo, ale používat pouze lasery.
Jak tedy doručíte laser? Víme, že elektřinu může být přenášena podél měděných vodičů, ale světlo nelze přenášet podél běžných kovových vodičů. Za tímto účelem vědci vyvinuli vlákno, které dokáže přenášet světlo, nazývané optické vlákno, označované jako vlákno. Optické vlákno je vyrobeno ze speciálních skleněných materiálů, průměr je tenčí než lidské vlasy, obvykle 50 až 150 mikronů a velmi měkký.
Ve skutečnosti je vnitřní jádro vlákna vysokým indexem refrakčního indexu průhledného optického skla a vnější povlak je vyroben z nízkého indexu refrakčního indexu nebo plastu. Taková struktura na jedné straně může způsobit, že se světlo lomuje podél vnitřního jádra, stejně jako voda proudící dopředu ve vodním potrubí, elektřina přenášená dopředu v drátu, i když tisíce zvrat a zatáčky nemají žádný účinek. Na druhé straně, nízkorefrakční indexový povlak může zabránit úniku světla, stejně jako vodní trubka nepronikne a izolační vrstva drátu nevede elektřinu.
Vzhled optického vlákna řeší způsob přenosu světla, ale to neznamená, že s ním může být jakékoli světlo přenášeno na velmi daleko. Pouze vysoký jas, čistá barva, dobrý směrový laser, je nejvíce ideálním zdrojem světelného světla pro přenos informací, je vstup z jednoho konce vlákna, téměř žádná ztráta a výstup z druhého konce. Optická komunikace je proto v podstatě laserová komunikace, která má výhody velké kapacity, vysoce kvalitní, široký zdroj materiálů, silné důvěrnosti, trvanlivosti atd., A vědci ji přivítají jako revoluce v oblasti komunikace a je jedním z nejúžasnějších úspěchů v technologické revoluci.
Čas příspěvku:-29-2023