Lazeris reiškia procesą ir instrumentą, generuojantį kolimuotus, monochromatinius, koherentinius šviesos pluoštus, naudojant stimuliuojamą spinduliuotės stiprinimą ir būtiną grįžtamąjį ryšį. Iš esmės lazerio generavimui reikalingi trys elementai: „rezonatorius“, „stiprinimo terpė“ ir „siurbimo šaltinis“.
A. Principas
Atomo judėjimo būseną galima suskirstyti į skirtingus energijos lygius, o kai atomas pereina iš aukšto energijos lygio į žemą energijos lygį, išskiria atitinkamos energijos fotonus (vadinamąją spontaninę spinduliuotę). Panašiai, kai fotonas patenka į energijos lygio sistemą ir jos absorbuojamas, atomas pereis iš žemo energijos lygio į aukštą energijos lygį (vadinamoji sužadinta absorbcija); Tada kai kurie atomai, pereinantys į aukštesnius energijos lygius, pereis į žemesnius energijos lygius ir išskirs fotonus (vadinamąją stimuliuojamąją spinduliuotę). Šie judesiai vyksta ne atskirai, o dažnai lygiagrečiai. Kai sukuriame sąlygas, pvz., naudojant atitinkamą terpę, rezonatorių, pakankamai išorinio elektrinio lauko, stimuliuojama spinduliuotė sustiprinama taip, kad daugiau nei stimuliuojama sugertis, tada apskritai bus išspinduliuojami fotonai, dėl kurių atsiranda lazerio šviesa.
B. Klasifikacija
Pagal terpę, kuri gamina lazerį, lazeris gali būti suskirstytas į skystąjį, dujinį ir kietąjį lazerį. Dabar labiausiai paplitęs puslaidininkinis lazeris yra kietojo kūno lazeris.
C. Sudėtis
Dauguma lazerių susideda iš trijų dalių: žadinimo sistemos, lazerinės medžiagos ir optinio rezonatoriaus. Sužadinimo sistemos yra įrenginiai, gaminantys šviesos, elektros ar cheminę energiją. Šiuo metu pagrindinės skatinimo priemonės yra šviesa, elektra arba cheminė reakcija. Lazerinės medžiagos – tai medžiagos, galinčios gaminti lazerio šviesą, pvz., rubinai, berilio stiklas, neoninės dujos, puslaidininkiai, organiniai dažai ir kt. Optinio rezonanso valdymo funkcija yra padidinti išėjimo lazerio ryškumą, reguliuoti ir pasirinkti bangos ilgį bei kryptį. lazerio.
D. Taikymas
Lazeris yra plačiai naudojamas, daugiausia šviesolaidinis ryšys, lazerinis nuotolis, pjovimas lazeriu, lazeriniai ginklai, lazerinis diskas ir pan.
E. Istorija
1958 metais amerikiečių mokslininkai Xiaoluo ir Townesas atrado magišką reiškinį: vidinės lemputės skleidžiamą šviesą įdėjus ant retųjų žemių kristalo, kristalo molekulės skleis ryškią, visada kartu stiprią šviesą. Pagal šį reiškinį jie pasiūlė „lazerio principą“, tai yra, kai medžiaga sužadinama ta pačia energija, kaip ir jos molekulių natūralaus virpesio dažnis, ji gamins šią stiprią, nesiskiriančią šviesą – lazerį. Jie rado tam svarbius dokumentus.
Po Sciolo ir Towneso tyrimų rezultatų paskelbimo įvairių šalių mokslininkai siūlė įvairias eksperimentines schemas, tačiau jos nebuvo sėkmingos. 1960 m. gegužės 15 d. Maymanas, Kalifornijos Hugheso laboratorijos mokslininkas, paskelbė, kad gavo 0,6943 mikrono bangos ilgio lazerį, kuris buvo pirmasis žmonių gautas lazeris, todėl Maymanas tapo pirmuoju mokslininku pasaulyje. įdiegti lazerius į praktinę sritį.
1960 m. liepos 7 d. Mayman paskelbė apie pirmojo pasaulyje lazerio gimimą. Mayman schema yra naudoti didelio intensyvumo blykstės vamzdelį, kad stimuliuotų chromo atomus rubino kristale, taip sukuriant labai koncentruotą ploną raudonos šviesos stulpelį, kai jis paleidžiamas. tam tikru momentu jis gali pasiekti aukštesnę nei saulės paviršiaus temperatūrą.
1960 m. sovietų mokslininkas H.Γ Basovas išrado puslaidininkinį lazerį. Puslaidininkinio lazerio struktūrą dažniausiai sudaro P sluoksnis, N sluoksnis ir aktyvusis sluoksnis, kurie sudaro dvigubą heterosandūrą. Jo charakteristikos yra šios: mažas dydis, didelis sujungimo efektyvumas, greitas atsako greitis, bangos ilgis ir dydis atitinka optinio pluošto dydį, gali būti tiesiogiai moduliuojami, gera darna.
Šeši, kai kurios iš pagrindinių lazerio taikymo krypčių
F. Lazerinis ryšys
Šviesos naudojimas informacijai perduoti šiandien yra labai įprastas. Pavyzdžiui, laivai bendravimui naudoja šviesas, o šviesoforai – raudoną, geltoną ir žalią. Tačiau visi šie informacijos perdavimo būdai naudojant įprastą šviesą gali būti apriboti tik nedideliais atstumais. Jei norite per šviesą tiesiogiai perduoti informaciją į tolimas vietas, galite naudoti ne įprastą šviesą, o tik lazerius.
Taigi, kaip pristatyti lazerį? Žinome, kad elektrą galima nešti variniais laidais, bet šviesos negalima nešti įprastais metaliniais laidais. Šiuo tikslu mokslininkai sukūrė giją, kuri gali perduoti šviesą, vadinamą optiniu pluoštu, vadinamą pluoštu. Optinis pluoštas pagamintas iš specialių stiklo medžiagų, plonesnis nei žmogaus plauko skersmuo, dažniausiai 50–150 mikronų, labai minkštas.
Tiesą sakant, vidinė pluošto šerdis yra didelio skaidraus optinio stiklo lūžio rodiklis, o išorinė danga yra pagaminta iš mažo lūžio rodiklio stiklo arba plastiko. Viena vertus, tokia konstrukcija gali priversti šviesą lūžti išilgai vidinės šerdies, kaip vanduo, tekantis į priekį vandens vamzdžiu, elektra perduodama į priekį laidu, net jei tūkstančiai posūkių neturi jokios įtakos. Kita vertus, mažo lūžio rodiklio danga gali neleisti šviesai nutekėti, kaip ir vandens vamzdis neprasisunkia, o laido izoliacijos sluoksnis nepraleidžia elektros.
Šviesolaidžio atsiradimas išsprendžia šviesos perdavimo būdą, tačiau tai nereiškia, kad su juo bet kokia šviesa gali būti perduodama labai toli. Tik didelis ryškumas, gryna spalva, geras kryptinis lazeris, yra idealiausias šviesos šaltinis informacijai perduoti, įvedama iš vieno pluošto galo, beveik neprarandama ir išvedama iš kito galo. Todėl optinė komunikacija iš esmės yra lazerinė komunikacija, kurios privalumai yra didelės talpos, aukštos kokybės, platus medžiagų šaltinis, didelis konfidencialumas, ilgaamžiškumas ir pan., o mokslininkai jį sveikina kaip revoliuciją komunikacijos srityje ir yra viena. ryškiausių technologinės revoliucijos laimėjimų.
Paskelbimo laikas: 2023-06-29