O láser refírese ao proceso e ao instrumento para xerar vigas de luz colimadas, monocromáticas e coherentes mediante amplificación de radiación estimulada e retroalimentación necesaria. Basicamente, a xeración láser require tres elementos: un "resonador", un "medio de ganancia" e unha "fonte de bombeo".
A. Principio
O estado de movemento dun átomo pódese dividir en diferentes niveis de enerxía e cando o átomo transita desde un nivel de enerxía elevado a un nivel de enerxía baixo, libera fotóns de enerxía correspondente (chamada radiación espontánea). Do mesmo xeito, cando un fotón está incidente nun sistema de nivel de enerxía e absorbido por el, fará que o átomo se transite dun nivel de enerxía baixo a un nivel de enerxía elevado (a chamada absorción excitada); A continuación, algúns dos átomos que a transición a niveis de enerxía máis altos transcorrerán a niveis de enerxía máis baixos e emitirán fotóns (a chamada radiación estimulada). Estes movementos non se producen de xeito illado, pero a miúdo en paralelo. Cando creamos unha condición, como usar o medio adecuado, resonador, o campo eléctrico externo suficiente, a radiación estimulada amplifícase de xeito que máis que a absorción estimulada, entón en xeral, haberá fotóns emitidos, dando lugar a luz láser.
B. Clasificación
Segundo o medio que produce o láser, o láser pódese dividir en láser líquido, láser de gas e láser sólido. Agora o láser semiconductor máis común é unha especie de láser de estado sólido.
C. Composición
A maioría dos láseres están compostos por tres partes: sistema de excitación, material láser e resonador óptico. Os sistemas de excitación son dispositivos que producen enerxía lixeira, eléctrica ou química. Na actualidade, o principal incentivo significa que se usan luz, electricidade ou reacción química. As substancias láser son substancias que poden producir luz láser, como rubíes, vidro de berilio, gas neón, semiconductores, colorantes orgánicos, etc. O papel do control de resonancia óptica é mellorar o brillo do láser de saída, axustar e seleccionar a lonxitude de onda e a dirección do láser.
D. Aplicación
O láser é amplamente utilizado, principalmente comunicación de fibras, rango láser, corte láser, armas láser, disco láser e así por diante.
E. Historia
En 1958, os científicos estadounidenses Xiaoluo e Townes descubriron un fenómeno máxico: cando puxeron a luz emitida pola bombilla interna nun cristal terrestre raro, as moléculas do cristal emitirán unha luz brillante, sempre xunta. Segundo este fenómeno, propuxeron o "principio láser", é dicir, cando a sustancia está entusiasmada pola mesma enerxía que a frecuencia de oscilación natural das súas moléculas, producirá esta luz forte que non se desvía - láser. Atoparon traballos importantes para isto.
Tras a publicación dos resultados da investigación de Sciolo e Townes, científicos de varios países propuxeron diversos esquemas experimentais, pero non tiveron éxito. O 15 de maio de 1960, Mayman, científico do laboratorio de Hughes en California, anunciou que obtivo un láser cunha lonxitude de onda de 0,6943 micras, que foi o primeiro láser obtido polos humanos, e Mayman converteuse así no primeiro científico do mundo en introducir láser no campo práctico.
O 7 de xullo de 1960, Mayman anunciou o nacemento do primeiro láser do mundo, o esquema de Mayman é usar un tubo flash de alta intensidade para estimular átomos de cromo nun cristal de rubí, producindo así unha columna de luz vermella moi concentrada, cando se dispara nun certo punto, pode alcanzar unha temperatura máis alta que a superficie do sol.
O científico soviético H.γ BASOV inventou o láser semiconductor en 1960. A estrutura do láser semiconductor normalmente está composta por capa P, capa N e capa activa que forman unha dobre heterojunción. As súas características son: pequeno tamaño, alta eficiencia de acoplamiento, velocidade de resposta rápida, lonxitude de onda e tamaño axustado co tamaño da fibra óptica, pódense modular directamente, unha boa coherencia.
Seis, algunhas das principais direccións de aplicación do láser
F. Comunicación láser
Usar luz para transmitir información é moi común hoxe. Por exemplo, os barcos usan luces para comunicarse e os semáforos usan vermello, amarelo e verde. Pero todas estas formas de transmitir información mediante luz ordinaria só se poden limitar a distancias curtas. Se desexa transmitir información directamente a lugares distantes a través da luz, non pode usar a luz ordinaria, pero só usa láseres.
Entón, como entregas o láser? Sabemos que a electricidade pódese levar ao longo dos fíos de cobre, pero a luz non se pode levar ao longo dos fíos metálicos comúns. Para este fin, os científicos desenvolveron un filamento que pode transmitir luz, chamada fibra óptica, denominada fibra. A fibra óptica está feita de materiais especiais de vidro, o diámetro é máis fino que un pelo humano, normalmente de 50 a 150 micras e moi suave.
De feito, o núcleo interno da fibra é un alto índice de refracción de vidro óptico transparente, e o revestimento exterior está feito de vidro ou plástico de baixo índice de refracción. Tal estrutura, por un lado, pode facer que a luz se refractase ao longo do núcleo interior, do mesmo xeito que a auga que flúe cara adiante no tubo de auga, a electricidade transmitida cara adiante no fío, aínda que miles de xiros e xiros non teñen efecto. Por outra banda, o revestimento de índice de baixo refractivo pode evitar que a luz se filtra, do mesmo xeito que o tubo de auga non se filtra e a capa de illamento do fío non realiza electricidade.
A aparencia de fibra óptica resolve o xeito de transmitir luz, pero iso non significa que con ela se poida transmitir unha luz a moi lonxe. Só o alto brillo, a cor pura, o bo láser direccional, é a fonte de luz máis ideal para transmitir información, é introducida dun extremo da fibra, case sen perda e saída do outro extremo. Polo tanto, a comunicación óptica é esencialmente unha comunicación láser, que ten as vantaxes de gran capacidade, alta calidade, gran fonte de materiais, forte confidencialidade, durabilidade, etc., e é aclamada polos científicos como unha revolución no campo da comunicación e é un dos logros máis brillantes na revolución tecnolóxica.
Tempo de publicación: xuño-29-2023