Laser se odnosi na proces i instrument generisanja kolimiranih, monohromatskih, koherentnih svetlosnih snopova kroz pojačanje stimulisanog zračenja i neophodnu povratnu spregu. U osnovi, lasersko generiranje zahtijeva tri elementa: “rezonator”, “medij za pojačanje” i “izvor pumpanja”.
A. Princip
Stanje kretanja atoma može se podijeliti na različite energetske razine, a kada atom prijeđe sa visokog energetskog nivoa na niski energetski nivo, on oslobađa fotone odgovarajuće energije (tzv. spontano zračenje). Slično, kada foton upadne u sistem energetskog nivoa i apsorbuje ga, to će uzrokovati da atom pređe sa niskog energetskog nivoa na nivo visokog energije (tzv. pobuđena apsorpcija); Zatim će neki od atoma koji prelaze na više energetske nivoe preći na niže energetske nivoe i emitovati fotone (tzv. stimulisano zračenje). Ovi pokreti se ne dešavaju izolovano, već često paralelno. Kada stvorimo stanje, kao što je korištenje odgovarajućeg medija, rezonatora, dovoljno vanjskog električnog polja, stimulirano zračenje se pojačava tako da više od stimulirane apsorpcije, onda će općenito biti emitirani fotoni, što rezultira laserskom svjetlošću.
B. Klasifikacija
Prema mediju koji proizvodi laser, laser se može podijeliti na tečni laser, plinski laser i čvrsti laser. Sada je najčešći poluprovodnički laser vrsta lasera u čvrstom stanju.
C. Sastav
Većina lasera se sastoji od tri dijela: sistema pobude, laserskog materijala i optičkog rezonatora. Sistemi pobude su uređaji koji proizvode svjetlosnu, električnu ili hemijsku energiju. Trenutno, glavna poticajna sredstva koja se koriste su svjetlost, električna energija ili hemijska reakcija. Laserske supstance su supstance koje mogu da proizvedu lasersko svetlo, kao što su rubini, berilijumsko staklo, neonski gas, poluprovodnici, organske boje, itd. Uloga kontrole optičke rezonancije je da pojača svetlinu izlaznog lasera, prilagodi i odabere talasnu dužinu i smer lasera.
D. Aplikacija
Laser se široko koristi, uglavnom vlaknasta komunikacija, lasersko dometanje, lasersko rezanje, lasersko oružje, laserski disk i tako dalje.
E. Istorija
Godine 1958. američki naučnici Xiaoluo i Townes otkrili su magični fenomen: kada stave svjetlost koju emituje unutrašnja sijalica na kristal rijetke zemlje, molekuli kristala će emitovati sjajnu, uvijek zajedno jaku svjetlost. Prema ovom fenomenu, oni su predložili „princip lasera“, to jest, kada je supstanca uzbuđena istom energijom kao i prirodna frekvencija oscilovanja njenih molekula, ona će proizvesti ovu jaku svjetlost koja se ne divergira – laser. Našli su važne papire za ovo.
Nakon objavljivanja rezultata istraživanja Sciola i Townesa, naučnici iz raznih zemalja predlagali su različite eksperimentalne šeme, ali oni nisu bili uspješni. Dana 15. maja 1960. godine, Mayman, naučnik u laboratoriji Hughes u Kaliforniji, objavio je da je dobio laser talasne dužine od 0,6943 mikrona, koji je bio prvi laser ikada dobijen od strane ljudi, te je Mayman tako postao prvi naučnik na svijetu. uvesti lasere u praktičnu oblast.
Dana 7. jula 1960., Mayman je najavio rođenje prvog lasera na svijetu, Maymanova shema je da koristi bljeskalicu visokog intenziteta za stimulaciju atoma hroma u kristalu rubina, stvarajući tako vrlo koncentriran tanak stupac crvene svjetlosti, kada se ispali. u određenom trenutku može dostići temperaturu veću od površine sunca.
Sovjetski naučnik H.Γ Basov izumio je poluprovodnički laser 1960. godine. Struktura poluprovodničkog lasera obično se sastoji od P sloja, N sloja i aktivnog sloja koji formiraju dvostruki heterospoj. Njegove karakteristike su: mala veličina, visoka efikasnost spajanja, brza brzina odziva, talasna dužina i veličina odgovara veličini optičkog vlakna, može se direktno modulirati, dobra koherentnost.
Šesto, neki od glavnih smjerova primjene lasera
F. Laserska komunikacija
Korištenje svjetlosti za prijenos informacija danas je vrlo uobičajeno. Na primjer, brodovi koriste svjetla za komunikaciju, a semafori koriste crveno, žuto i zeleno. Ali svi ovi načini prenošenja informacija pomoću obične svjetlosti mogu biti ograničeni samo na kratke udaljenosti. Ako želite prenijeti informacije direktno na udaljena mjesta putem svjetlosti, ne možete koristiti običnu svjetlost, već samo lasere.
Kako onda isporučiti laser? Znamo da se električna energija može prenositi duž bakrenih žica, ali svjetlost se ne može prenositi duž običnih metalnih žica. U tu svrhu, naučnici su razvili filament koji može prenositi svjetlost, nazvan optičko vlakno, koje se naziva vlakno. Optičko vlakno je napravljeno od specijalnih staklenih materijala, prečnika je tanje od ljudske kose, obično 50 do 150 mikrona, i veoma je mekano.
Zapravo, unutarnja jezgra vlakna je visokog indeksa prelamanja prozirnog optičkog stakla, a vanjski premaz je napravljen od stakla ili plastike s niskim indeksom loma. Takva struktura, s jedne strane, može učiniti da se svjetlost lomi duž unutrašnjeg jezgra, baš kao što voda teče naprijed u vodovodnoj cijevi, električna energija koja se prenosi naprijed u žici, čak i ako hiljade okreta i okreta nemaju efekta. S druge strane, premaz niskog indeksa prelamanja može spriječiti curenje svjetlosti, kao što cijev za vodu ne prodire i izolacijski sloj žice ne provodi električnu energiju.
Pojava optičkog vlakna rješava način prenošenja svjetlosti, ali to ne znači da se s njim bilo koja svjetlost može prenijeti na veoma daleko. Samo velika svjetlina, čista boja, dobar usmjereni laser, najidealniji je izvor svjetlosti za prijenos informacija, ulaz je s jednog kraja vlakna, gotovo bez gubitka i izlaz sa drugog kraja. Dakle, optička komunikacija je u suštini laserska komunikacija, koja ima prednosti velikog kapaciteta, visokog kvaliteta, širokog izvora materijala, jake povjerljivosti, trajnosti, itd., a znanstvenici ju hvale kao revoluciju u oblasti komunikacije i jedna je od najsjajnijih dostignuća u tehnološkoj revoluciji.
Vrijeme objave: Jun-29-2023