Laser bezieht sich auf den Prozess und das Instrument der Erzeugung kollimierter, monochromatischer, kohärenter Lichtstrahlen durch stimulierte Strahlungsverstärkung und notwendige Rückkopplungen. Grundsätzlich benötigt die Lasergenerierung drei Elemente: einen „Resonator“, ein „Gewinnmedium“ und eine „Pumpequelle“.
A. Prinzip
Der Bewegungszustand eines Atoms kann in unterschiedliche Energieniveaus unterteilt werden, und wenn das Atom von einem hohen Energieniveau zu einem niedrigen Energieniveau übergeht, fördert es Photonen entsprechender Energie (sogenannte spontane Strahlung). Wenn ein Photon auf einem Energieniveau-System fällt und von ihm absorbiert wird, wird das Atom von einem niedrigen Energieniveau zu einem hohen Energieniveau (sogenannte angeregte Absorption) übergehen. Einige der Atome, die zu höheren Energieniveaus übergehen, übergehen dann zu niedrigeren Energieniveaus und emittieren Photonen (sogenannte stimulierte Strahlung). Diese Bewegungen treten nicht isoliert auf, sondern oft parallel. Wenn wir eine Erkrankung erzeugen, z. B. die Verwendung des entsprechenden Mediums, Resonators, genügend externes elektrisches Feld, wird die stimulierte Strahlung so verstärkt, dass mehr als die stimulierte Absorption dann im Allgemeinen Photonen emittiert werden, was zu Laserlicht führt.
B. Klassifizierung
Nach dem Medium, das den Laser produziert, kann der Laser in flüssigen Laser, Gaslaser und fester Laser unterteilt werden. Der häufigste Halbleiterlaser ist eine Art Festkörperlaser.
C. Komposition
Die meisten Laser bestehen aus drei Teilen: Anregungssystem, Lasermaterial und optischer Resonator. Anregungssysteme sind Geräte, die leichte, elektrische oder chemische Energie produzieren. Derzeit sind die verwendeten Hauptanreize Licht, Elektrizität oder chemische Reaktion. Lasersubstanzen sind Substanzen, die Laserlicht erzeugen können, wie Rubine, Berylliumglas, Neongas, Halbleiter, organische Farbstoffe usw. Die Rolle der optischen Resonanzregelung besteht darin, die Helligkeit des Ausgangslasers zu verbessern, die Wellenlänge und Richtung des Lasers auszuwählen und auszuwählen.
D. Anwendung
Der Laser wird weit verbreitet, hauptsächlich Faserkommunikation, Laser -Ranglast, Laserschnitt, Laserwaffen, Laserscheiben und so weiter.
E. Geschichte
Im Jahr 1958 entdeckten die amerikanischen Wissenschaftler Xiaoluo und Townes ein magisches Phänomen: Als sie das von der innere Glühbirne emittierte Licht auf einen Seltenerdkristall legten, werden die Moleküle des Kristalls hell und immer zusammen starkes Licht ausstrahlen. Nach diesem Phänomen schlugen sie das „Laserprinzip“ vor, dh wenn die Substanz durch die gleiche Energie wie die natürliche Oszillationsfrequenz ihrer Moleküle angeregt wird, erzeugt sie dieses starke Licht, das nicht abweicht - Laser. Sie fanden dafür wichtige Papiere.
Nach der Veröffentlichung der Forschungsergebnisse von Sciolo und Townes schlugen Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern verschiedene experimentelle Systeme vor, aber sie waren nicht erfolgreich. Am 15. Mai 1960 kündigte Mayman, ein Wissenschaftler im Hughes Laboratory in Kalifornien, an, dass er einen Laser mit einer Wellenlänge von 0,6943 Mikrometern erhalten habe, was der erste Laser war, der jemals von Menschen erhalten wurde, und Mayman wurde daher der erste Wissenschaftler der Welt, der Laser in das praktische Feld einführte.
Am 7. Juli 1960 kündigte Mayman die Geburt des ersten Lasers der Welt an. Maymans Schema besteht darin, einen Hochintensitäts-Blitzrohr zu verwenden, um Chromatome in einem Rubinkristall zu stimulieren, wodurch eine sehr konzentrierte dünne rot Lichtsäule erzeugt wird, wenn sie an einem bestimmten Punkt abgefeuert wird, und eine Temperatur höher als die Oberfläche des Sonnenbereichs erreichen kann.
Der sowjetische Wissenschaftler H. & ggr; Basov erfand 1960 den Halbleiterlaser. Die Struktur des Halbleiterlasers besteht normalerweise aus P -Schicht, N -Schicht und aktiver Schicht, die eine doppelte Heterojunction bilden. Seine Eigenschaften sind: Kleine Größe, hohe Kupplungseffizienz, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Größe, die mit der optischen Fasergröße passen, können direkt moduliert werden, eine gute Kohärenz.
Sechs, einige der Hauptanwendungsrichtungen von Laser
F. Laserkommunikation
Die Verwendung von Licht zum Senden von Informationen ist heute sehr häufig. Zum Beispiel verwenden Schiffe mit Lichtern, um zu kommunizieren, und die Ampeln verwenden Rot, Gelb und Grün. Alle diese Möglichkeiten zur Übertragung von Informationen unter Verwendung gewöhnlicher Licht können jedoch nur auf kurze Strecken beschränkt werden. Wenn Sie Informationen direkt durch Licht an entfernte Stellen übertragen möchten, können Sie kein normales Licht verwenden, sondern nur Laser verwenden.
Wie liefert man den Laser? Wir wissen, dass Strom entlang Kupferdrähte getragen werden kann, aber Licht kann nicht entlang gewöhnlicher Metalldrähte getragen werden. Zu diesem Zweck haben Wissenschaftler ein Filament entwickelt, das Licht übertragen kann, das als Glasfaser bezeichnet wird. Optische Faser bestehen aus speziellen Glasmaterialien, der Durchmesser ist dünner als ein menschliches Haar, normalerweise 50 bis 150 Mikrometer und sehr weich.
Tatsächlich ist der innere Kern der Faser ein hoher Brechungsindex für transparentes optisches Glas, und die Außenbeschichtung besteht aus Glas oder Kunststoff mit geringem Brechungsindex. Eine solche Struktur kann zum einen einerseits das Licht entlang des inneren Kerns brechen lassen, genau wie Wasser, das im Wasserrohr nach vorne fließt. Andererseits kann die niedrig refraktive Indexbeschichtung verhindern, dass Licht austritt, so wie das Wasserrohr nicht sickert und die Isolationsschicht des Drahtes keinen Strom leitet.
Das Aussehen von optischen Fasern löst die Art und Weise, Licht zu übertragen, aber es bedeutet nicht, dass jedes Licht auf sehr weit weg übertragen werden kann. Nur hohe Helligkeit, reine Farbe, guter Richtungslaser ist die idealste Lichtquelle für die Übertragung von Informationen. Es wird von einem Ende der Faser aus eingegeben, fast kein Verlust und Ausgang vom anderen Ende. Daher ist die optische Kommunikation im Wesentlichen Laserkommunikation, die die Vorteile von großer Kapazität, hoher Qualität, breite Materialquelle, starker Vertraulichkeit, Haltbarkeit usw. hat und von Wissenschaftlern als Revolution im Bereich Kommunikation bezeichnet wird und eine der brillantesten Errungenschaften in der technologischen Revolution ist.
Postzeit: Jun-29-2023