Laser ferwiist nei it proses en ynstrumint fan it generearjen fan kollimearre, monochromatyske, koherinte ljochtstrielen troch stimulearre strielingsfersterking en needsaaklike feedback. Yn prinsipe fereasket lasergeneraasje trije eleminten: in "resonator", in "fersterkingsmedium" en in "pompboarne".
A. Prinsipe
De bewegingssteat fan in atoom kin wurde ferdield yn ferskate enerzjynivo's, en as it atoom oergiet fan in heech enerzjynivo nei in leech enerzjynivo, lit it fotonen fan oerienkommende enerzjy frij (sa-neamde spontane strieling). Op deselde wize, as in foton ynfalt op in enerzjynivosysteem en dêrtroch opnommen wurdt, sil it atoom oergean fan in leech enerzjynivo nei in heech enerzjynivo (sa-neamde opteinde absorpsje); dan sille guon fan 'e atomen dy't oergeane nei hegere enerzjynivo's oergean nei legere enerzjynivo's en fotonen útstjitte (sa-neamde stimulearre strieling). Dizze bewegingen barre net yn isolaasje, mar faak parallel. As wy in betingst meitsje, lykas it brûken fan it passende medium, resonator, genôch ekstern elektrysk fjild, wurdt de stimulearre strieling fersterke sadat mear as de stimulearre absorpsje, dan sille der yn 't algemien fotonen útstjitten wurde, wat resulteart yn laserljocht.
B. Klassifikaasje
Neffens it medium dat de laser produseart, kin de laser wurde ferdield yn floeibere laser, gaslaser en fêste laser. No is de meast foarkommende healgeleiderlaser in soarte fêste-steatlaser.
C. Komposysje
De measte lasers binne opboud út trije ûnderdielen: in oanstjoeringssysteem, in lasermateriaal en in optyske resonator. Oanstjoeringssystemen binne apparaten dy't ljocht, elektryske of gemyske enerzjy produsearje. Op it stuit binne de wichtichste stimulearringsmiddels dy't brûkt wurde ljocht, elektrisiteit of in gemyske reaksje. Lasersubstansen binne stoffen dy't laserljocht produsearje kinne, lykas robijnen, berylliumglês, neongas, heallieders, organyske kleurstoffen, ensfh. De rol fan optyske resonânsjekontrôle is it ferbetterjen fan de helderheid fan 'e útfierlaser, it oanpassen en selektearjen fan 'e golflingte en rjochting fan 'e laser.
D. Applikaasje
Laser wurdt in soad brûkt, benammen glêstriedkommunikaasje, laserôfstânsmjitting, lasersnijden, laserwapens, laserskiven en sa.
E. Skiednis
Yn 1958 ûntdutsen de Amerikaanske wittenskippers Xiaoluo en Townes in magysk ferskynsel: as se it ljocht dat útstjoerd wurdt troch de ynterne gloeilampe op in seldsume ierdekristal sette, sille de molekulen fan it kristal helder, altyd tegearre sterk ljocht útstjoere. Neffens dit ferskynsel stelden se it "laserprinsipe" foar, dat wol sizze, as de stof oanstutsen wurdt troch deselde enerzjy as de natuerlike oscillaasjefrekwinsje fan syn molekulen, sil it dit sterke ljocht produsearje dat net divergeart - laser. Se fûnen wichtige artikels hjirfoar.
Nei de publikaasje fan 'e ûndersyksresultaten fan Sciolo en Townes, stelden wittenskippers út ferskate lannen ferskate eksperimintele regelingen foar, mar dy wiene net suksesfol. Op 15 maaie 1960 kundige Mayman, in wittenskipper oan it Hughes Laboratory yn Kalifornje, oan dat hy in laser mei in golflingte fan 0,6943 mikron hie krigen, wat de earste laser wie dy't ea troch minsken krigen wie, en Mayman waard dêrmei de earste wittenskipper yn 'e wrâld dy't lasers yn 'e praktyk yntrodusearre.
Op 7 july 1960 kundige Mayman de berte oan fan 'e earste laser fan 'e wrâld. Mayman syn plan is om in flitsbuis mei hege yntensiteit te brûken om chromiumatomen yn in robijnkristal te stimulearjen, wêrtroch in tige konsintrearre tinne reade ljochtkolom ûntstiet. As it op in bepaald punt ôfsketten wurdt, kin it in temperatuer berikke dy't heger is as it oerflak fan 'e sinne.
De Sovjet-wittenskipper H.Γ Basov útfûn de healgeleiderlaser yn 1960. De struktuer fan in healgeleiderlaser bestiet meastentiids út in P-laach, in N-laach en in aktive laach dy't in dûbele heterojunksje foarmje. De skaaimerken binne: lytse grutte, hege koppelingseffisjinsje, rappe reaksjesnelheid, golflingte en grutte passe by de grutte fan 'e optyske glêstried, kinne direkt modulearre wurde, goede koherinsje.
Seis, guon fan 'e wichtichste tapassingsrjochtingen fan laser
F. Laserkommunikaasje
It brûken fan ljocht om ynformaasje oer te bringen is hjoed-de-dei tige gewoan. Skippen brûke bygelyks ljochten om te kommunisearjen, en ferkearsljochten brûke read, giel en grien. Mar al dizze manieren om ynformaasje oer te bringen mei gewoan ljocht kinne allinich beheind wurde ta koarte ôfstannen. As jo ynformaasje direkt nei fiere plakken oerbringe wolle fia ljocht, kinne jo gjin gewoan ljocht brûke, mar allinich lasers.
Dus hoe leverje jo de laser? Wy witte dat elektrisiteit oer koperen triedden ferfierd wurde kin, mar ljocht kin net oer gewoane metalen triedden ferfierd wurde. Hjirfoar hawwe wittenskippers in filament ûntwikkele dat ljocht trochjaan kin, in optyske glêstried neamd, ek wol bekend as glêstried. Optyske glêstried is makke fan spesjale glêsmaterialen, de diameter is tinner as in minsklik hier, meastal 50 oant 150 mikron, en tige sêft.
Eins is de binnenkearn fan 'e glêstried in hege brekingsyndeks fan transparant optysk glês, en de bûtenste laach is makke fan glês of plestik mei in lege brekingsyndeks. Sa'n struktuer kin oan 'e iene kant it ljocht lâns de binnenkearn brekke litte, krekt lykas wetter dat foarút streamt yn 'e wetterlieding, elektrisiteit dy't foarút trochjûn wurdt yn 'e tried, sels as tûzenen draaien en draaien gjin effekt hawwe. Oan 'e oare kant kin de coating mei in lege brekingsyndeks foarkomme dat ljocht derút lekt, krekt lykas de wetterlieding net sipelt en de isolaasjelaach fan 'e tried gjin elektrisiteit liedt.
It uterlik fan optyske glêstried lost de manier op foar it oerdragen fan ljocht, mar dat betsjut net dat dêrmei elk ljocht nei in hiel fiere ôfstân oerdroegen wurde kin. Allinnich hege helderheid, suvere kleur, goede rjochtingslaser, is de meast ideale ljochtboarne foar it oerdragen fan ynformaasje, it wurdt ynfierd fan it iene ein fan 'e glêstried, hast gjin ferlies en útfier fan it oare ein. Dêrom is optyske kommunikaasje yn essinsje laserkommunikaasje, dy't de foardielen hat fan grutte kapasiteit, hege kwaliteit, in brede boarne fan materialen, sterke fertroulikens, duorsumens, ensfh., en wurdt troch wittenskippers priizge as in revolúsje op it mêd fan kommunikaasje, en is ien fan 'e meast briljante prestaasjes yn 'e technologyske revolúsje.
Pleatsingstiid: 29 juny 2023