Il laser si riferisce al processo e allo strumento di generazione di travi di luce collimate, monocromatiche e coerenti attraverso l'amplificazione delle radiazioni stimolate e il feedback necessario. Fondamentalmente, la generazione laser richiede tre elementi: un "risonatore", un "mezzo di guadagno" e una "fonte di pompaggio".
A. Principio
Lo stato di movimento di un atomo può essere diviso in diversi livelli di energia e quando l'atomo passa da un alto livello di energia a un basso livello di energia, rilascia fotoni di energia corrispondente (cosiddette radiazioni spontanee). Allo stesso modo, quando un fotone è incidente su un sistema di livello di energia e assorbito da esso, causerà la passaggio dell'atomo da un basso livello di energia a un alto livello di energia (cosiddetto assorbimento eccitato); Quindi, alcuni degli atomi che passano a livelli di energia più elevati passano a livelli di energia più bassi e emetteranno fotoni (cosiddetti radiazioni stimolate). Questi movimenti non si verificano in isolamento, ma spesso in parallelo. Quando creiamo una condizione, come l'uso del mezzo appropriato, il risonatore, un sufficiente campo elettrico esterno, la radiazione stimolata viene amplificata in modo che più dell'assorbimento stimolato, quindi in generale, ci saranno fotoni emessi, con conseguente luce laser.
B. Classificazione
Secondo il mezzo che produce il laser, il laser può essere diviso in laser liquido, laser a gas e laser solido. Ora il laser a semiconduttore più comune è una sorta di laser a stato solido.
C. Composizione
La maggior parte dei laser sono composti da tre parti: sistema di eccitazione, materiale laser e risonatore ottico. I sistemi di eccitazione sono dispositivi che producono energia leggera, elettrica o chimica. Allo stato attuale, i principali mezzi di incentivazione utilizzati sono reazioni leggere, elettricità o chimica. Le sostanze laser sono sostanze che possono produrre luce laser, come rubini, vetro di berillio, gas neon, semiconduttori, coloranti organici, ecc. Il ruolo del controllo della risonanza ottica è quello di migliorare la luminosità del laser di uscita, regolare e selezionare la lunghezza d'onda e la direzione del laser.
D. Applicazione
Il laser è ampiamente utilizzato, principalmente comunicazione in fibra, distanza da laser, taglio laser, armi laser, disco laser e così via.
E. Storia
Nel 1958, gli scienziati americani Xiaoluo e Townes scoprirono un fenomeno magico: quando mettono la luce emessa dalla lampadina interna su un cristallo di terre rare, le molecole del cristallo emetteranno luminose, sempre insieme una luce forte. Secondo questo fenomeno, hanno proposto il "principio laser", cioè quando la sostanza è eccitata dalla stessa energia della frequenza di oscillazione naturale delle sue molecole, produrrà questa forte luce che non diverge - laser. Hanno trovato articoli importanti per questo.
Dopo la pubblicazione dei risultati di ricerca di Sciolo e Townes, gli scienziati di vari paesi hanno proposto vari schemi sperimentali, ma non hanno avuto successo. Il 15 maggio 1960, Mayman, uno scienziato del Hughes Laboratory in California, annunciò di aver ottenuto un laser con una lunghezza d'onda di 0,6943 micron, che fu il primo laser mai ottenuto dagli umani, e Mayman divenne così il primo scienziato nel mondo a introdurre laser nel campo pratico.
Il 7 luglio 1960, Mayman annunciò la nascita del primo laser al mondo, lo schema di Mayman consiste nell'utilizzare un tubo di flash ad alta intensità per stimolare gli atomi di cromo in un cristallo rubino, producendo così una colonna di luce rossa sottile molto concentrata, quando viene sparato ad un certo punto, può raggiungere una temperatura più alta della superficie del sole.
Lo scienziato sovietico H.γ Basov inventò il laser a semiconduttore nel 1960. La struttura del laser a semiconduttore è generalmente composta da strato P, strato N e strato attivo che formano la doppia eterojunzione. Le sue caratteristiche sono: dimensioni ridotte, alta efficienza di accoppiamento, velocità di risposta rapida, lunghezza d'onda e dimensioni adattate alla dimensione della fibra ottica, possono essere modulati direttamente, una buona coerenza.
Sei, alcune delle principali direzioni dell'applicazione del laser
Comunicazione laser F.
L'uso della luce per trasmettere informazioni è molto comune oggi. Ad esempio, le navi usano le luci per comunicare e i semafori usano rosso, giallo e verde. Ma tutti questi modi di trasmettere informazioni utilizzando la luce ordinaria possono essere limitati solo a brevi distanze. Se si desidera trasmettere informazioni direttamente a luoghi distanti attraverso la luce, non è possibile utilizzare la luce ordinaria, ma utilizzare solo laser.
Allora come consegna il laser? Sappiamo che l'elettricità può essere trasportata lungo i fili di rame, ma la luce non può essere trasportata lungo fili di metallo ordinari. A tal fine, gli scienziati hanno sviluppato un filamento in grado di trasmettere luce, chiamato fibra ottica, indicato come fibra. La fibra ottica è realizzata con materiali di vetro speciali, il diametro è più sottile di un pelo umano, di solito da 50 a 150 micron e molto morbido.
In effetti, il nucleo interno della fibra è un alto indice di rifrazione del vetro ottico trasparente e il rivestimento esterno è realizzato in vetro o plastica a basso indice di rifrazione. Una tale struttura, da un lato, può rendere la luce rifratta lungo il nucleo interno, proprio come l'acqua che scorre in avanti nel tubo dell'acqua, l'elettricità trasmessa in avanti nel filo, anche se migliaia di colpi di scena non hanno alcun effetto. D'altra parte, il rivestimento dell'indice a basso rifornimento può impedire che la luce perdesse, proprio come il tubo dell'acqua non si infiltra e lo strato di isolamento del filo non conduce elettricità.
L'aspetto della fibra ottica risolve la via di trasmissione della luce, ma non significa che con essa, qualsiasi luce possa essere trasmessa a molto lontana. Solo l'elevata luminosità, il colore puro, il buon laser direzionale, è la fonte di luce più ideale per trasmettere informazioni, viene inserito da un'estremità della fibra, quasi nessuna perdita e output dall'altra estremità. Pertanto, la comunicazione ottica è essenzialmente la comunicazione laser, che presenta i vantaggi di grande capacità, alta qualità, ampia fonte di materiali, forte riservatezza, durata, ecc. Ed è salutata dagli scienziati come una rivoluzione nel campo della comunicazione ed è uno dei risultati più brillanti nella rivoluzione tecnologica.
Tempo post: 29-2023 giugno