El láser se refiere al proceso e instrumento de generar vigas de luz colimadas, monocromáticas y coherentes a través de la amplificación de radiación estimulada y la retroalimentación necesaria. Básicamente, la generación láser requiere tres elementos: un "resonador", un "medio de ganancia" y una "fuente de bombeo".
A. Principio
El estado de movimiento de un átomo se puede dividir en diferentes niveles de energía, y cuando el átomo se transforma de un alto nivel de energía a un nivel de energía bajo, libera fotones de energía correspondiente (la llamada radiación espontánea). Del mismo modo, cuando un fotón es incidente en un sistema de nivel de energía y absorbido por él, hará que el átomo pase de un nivel de bajo nivel de energía a un alto nivel de energía (llamada absorción excitada); Luego, algunos de los átomos que pasan a niveles de energía más altos pasarán a niveles de energía más bajos y emitirán fotones (la llamada radiación estimulada). Estos movimientos no ocurren de forma aislada, sino a menudo en paralelo. Cuando creamos una condición, como usar el medio apropiado, el resonador, suficiente campo eléctrico externo, la radiación estimulada se amplifica para que más que la absorción estimulada, entonces, en general, habrá fotones emitidos, lo que resulta en la luz láser.
B. Clasificación
Según el medio que produce el láser, el láser se puede dividir en láser líquido, láser de gas y láser sólido. Ahora, el láser semiconductor más común es un tipo de láser de estado sólido.
C. composición
La mayoría de los láseres están compuestos por tres partes: sistema de excitación, material láser y resonador óptico. Los sistemas de excitación son dispositivos que producen energía ligera, eléctrica o química. En la actualidad, los principales medios de incentivo utilizados son la luz, la electricidad o la reacción química. Las sustancias láser son sustancias que pueden producir luz láser, como rubíes, vidrio de berilio, gas neón, semiconductores, tintes orgánicos, etc. El papel del control de resonancia óptica es mejorar el brillo del láser de salida, ajustar y seleccionar la longitud de onda y la dirección del láser.
D. Aplicación
El láser es ampliamente utilizado, principalmente comunicación de fibra, rango láser, corte con láser, armas láser, disco láser, etc.
E. Historia
En 1958, los científicos estadounidenses Xiaoluo y Townes descubrieron un fenómeno mágico: cuando colocan la luz emitida por la bombilla interna sobre un cristal de tierras raras, las moléculas del cristal emitirán una luz brillante, siempre juntas. Según este fenómeno, propusieron el "principio láser", es decir, cuando la sustancia está excitada por la misma energía que la frecuencia de oscilación natural de sus moléculas, producirá esta luz fuerte que no diverge: láser. Encontraron documentos importantes para esto.
Después de la publicación de los resultados de la investigación de Sciolo y Townes, los científicos de varios países propusieron varios esquemas experimentales, pero no tuvieron éxito. El 15 de mayo de 1960, Mayman, científico del laboratorio Hughes en California, anunció que había obtenido una láser con una longitud de onda de 0.6943 micras, que fue el primer láser obtenido por humanos, y Mayman se convirtió en el primer científico en el mundo en introducir láseres en el campo práctico.
El 7 de julio de 1960, Mayman anunció el nacimiento del primer láser del mundo, el esquema de Mayman es usar un tubo de flash de alta intensidad para estimular los átomos de cromo en un cristal de rubí, produciendo así una columna de luz roja delgada muy concentrada, cuando se dispara en un cierto punto, puede alcanzar una temperatura más alta que la superficie del sol.
El científico soviético H.γ BASOV inventó el láser semiconductor en 1960. La estructura del láser semiconductor generalmente está compuesta de capa P, capa N y capa activa que forman heteroyuncia doble. Sus características son: tamaño pequeño, alta eficiencia de acoplamiento, velocidad de respuesta rápida, longitud de onda y ajuste de tamaño con el tamaño de la fibra óptica, se puede modular directamente, buena coherencia.
Seis, algunas de las principales instrucciones de la aplicación del láser
F. Comunicación láser
El uso de la luz para transmitir información es muy común hoy. Por ejemplo, los barcos usan luces para comunicarse, y los semáforos usan rojo, amarillo y verde. Pero todas estas formas de transmitir información utilizando la luz ordinaria solo pueden limitarse a distancias cortas. Si desea transmitir información directamente a lugares distantes a través de la luz, no puede usar la luz ordinaria, sino solo usar láseres.
Entonces, ¿cómo se entrega el láser? Sabemos que la electricidad se puede transportar a lo largo de los cables de cobre, pero la luz no se puede transportar a lo largo de los cables metálicos comunes. Con este fin, los científicos han desarrollado un filamento que puede transmitir la luz, llamado fibra óptica, denominada fibra. La fibra óptica está hecha de materiales especiales de vidrio, el diámetro es más delgado que un cabello humano, generalmente de 50 a 150 micras y muy suave.
De hecho, el núcleo interno de la fibra es un alto índice de refracción de vidrio óptico transparente, y el recubrimiento externo está hecho de bajo índice de refracción o plástico. Tal estructura, por un lado, puede hacer que la luz se refracte a lo largo del núcleo interno, al igual que el agua que fluye hacia adelante en la tubería de agua, la electricidad transmitida hacia adelante en el cable, incluso si miles de giros y giros no tienen efecto. Por otro lado, el recubrimiento de índice de baja refracción puede evitar que la luz se filtre, así como la tubería de agua no se filtra y la capa de aislamiento del cable no realiza electricidad.
La aparición de la fibra óptica resuelve la forma de transmitir la luz, pero no significa que con ella, cualquier luz puede transmitirse a muy lejano. Solo el alto brillo, el color puro, el buen láser direccional, es la fuente de luz más ideal para transmitir información, se ingresa desde un extremo de la fibra, casi sin pérdida y salida del otro extremo. Por lo tanto, la comunicación óptica es esencialmente la comunicación láser, que tiene las ventajas de gran capacidad, alta calidad, amplia fuente de materiales, fuerte confidencialidad, durabilidad, etc., y es aclamado por los científicos como una revolución en el campo de la comunicación, y es uno de los logros más brillantes en la revolución tecnológica.
Tiempo de publicación: junio 29-2023