Mae laser yn cyfeirio at y broses a'r offeryn o gynhyrchu trawstiau golau cydlynol, monocromatig, wedi'u colimeiddio trwy ymhelaethu ymbelydredd wedi'i ysgogi a'r adborth angenrheidiol. Yn y bôn, mae cynhyrchu laser angen tair elfen: "cyseinydd," "cyfrwng ennill," a "ffynhonnell bwmpio."
A. Egwyddor
Gellir rhannu cyflwr symudiad atom yn wahanol lefelau egni, a phan fydd yr atom yn trawsnewid o lefel egni uchel i lefel egni isel, mae'n rhyddhau ffotonau o egni cyfatebol (yr hyn a elwir yn ymbelydredd digymell). Yn yr un modd, pan fydd ffoton yn digwydd ar system lefel egni ac yn cael ei amsugno ganddi, bydd yn achosi i'r atom drawsnewid o lefel egni isel i lefel egni uchel (yr hyn a elwir yn amsugno cyffrous); Yna, bydd rhai o'r atomau sy'n trawsnewid i lefelau egni uwch yn trawsnewid i lefelau egni is ac yn allyrru ffotonau (yr hyn a elwir yn ymbelydredd wedi'i ysgogi). Nid yw'r symudiadau hyn yn digwydd ar eu pen eu hunain, ond yn aml yn gyfochrog. Pan fyddwn yn creu cyflwr, fel defnyddio'r cyfrwng priodol, atseinydd, digon o faes trydan allanol, mae'r ymbelydredd wedi'i ysgogi yn cael ei fwyhau fel bod mwy na'r amsugno wedi'i ysgogi, yna yn gyffredinol, bydd ffotonau'n cael eu hallyrru, gan arwain at olau laser.
B. Dosbarthiad
Yn ôl y cyfrwng sy'n cynhyrchu'r laser, gellir rhannu'r laser yn laser hylif, laser nwy a laser solet. Nawr y laser lled-ddargludyddion mwyaf cyffredin yw math o laser cyflwr solet.
C. Cyfansoddiad
Mae'r rhan fwyaf o laserau yn cynnwys tair rhan: system gyffroi, deunydd laser a chyseinydd optegol. Dyfeisiau sy'n cynhyrchu golau, ynni trydanol neu gemegol yw systemau cyffroi. Ar hyn o bryd, y prif ddulliau cymhelliant a ddefnyddir yw golau, trydan neu adwaith cemegol. Sylweddau laser yw sylweddau a all gynhyrchu golau laser, fel rhuddemau, gwydr berylliwm, nwy neon, lled-ddargludyddion, llifynnau organig, ac ati. Rôl rheoli cyseiniant optegol yw gwella disgleirdeb y laser allbwn, addasu a dewis tonfedd a chyfeiriad y laser.
D. Cais
Defnyddir laser yn helaeth, yn bennaf cyfathrebu ffibr, amrywio laser, torri laser, arfau laser, disg laser ac yn y blaen.
E. Hanes
Ym 1958, darganfu'r gwyddonwyr Americanaidd Xiaoluo a Townes ffenomen hudolus: pan fyddant yn rhoi'r golau a allyrrir gan y bwlb golau mewnol ar grisial daear prin, bydd moleciwlau'r grisial yn allyrru golau llachar, cryf gyda'i gilydd bob amser. Yn ôl y ffenomen hon, cynigiasant yr "egwyddor laser", hynny yw, pan fydd y sylwedd yn cael ei gyffroi gan yr un egni â amledd osgiliad naturiol ei foleciwlau, bydd yn cynhyrchu'r golau cryf hwn nad yw'n gwyro - laser. Daethant o hyd i bapurau pwysig ar gyfer hyn.
Ar ôl cyhoeddi canlyniadau ymchwil Sciolo a Townes, cynigiodd gwyddonwyr o wahanol wledydd wahanol gynlluniau arbrofol, ond ni fuont yn llwyddiannus. Ar Fai 15, 1960, cyhoeddodd Mayman, gwyddonydd yn Labordy Hughes yng Nghaliffornia, ei fod wedi cael laser â thonfedd o 0.6943 micron, sef y laser cyntaf erioed i fodau dynol ei gael, ac felly daeth Mayman y gwyddonydd cyntaf yn y byd i gyflwyno laserau i'r maes ymarferol.
Ar 7 Gorffennaf, 1960, cyhoeddodd Mayman enedigaeth laser cyntaf y byd, cynllun Mayman yw defnyddio tiwb fflach dwyster uchel i ysgogi atomau cromiwm mewn crisial rwbi, gan gynhyrchu colofn golau coch denau crynodedig iawn, pan gaiff ei danio ar bwynt penodol, gall gyrraedd tymheredd uwch nag wyneb yr haul.
Dyfeisiodd y gwyddonydd Sofietaidd H.Γ Basov y laser lled-ddargludyddion ym 1960. Mae strwythur laser lled-ddargludyddion fel arfer yn cynnwys haen P, haen N a haen weithredol sy'n ffurfio hetero-gyffordd ddwbl. Ei nodweddion yw: maint bach, effeithlonrwydd cyplu uchel, cyflymder ymateb cyflym, tonfedd a maint yn cyd-fynd â maint y ffibr optegol, gellir ei fodiwleiddio'n uniongyrchol, cydlyniant da.
Chwech, rhai o brif gyfeiriadau cymhwysiad laser
F. Cyfathrebu laser
Mae defnyddio golau i drosglwyddo gwybodaeth yn gyffredin iawn heddiw. Er enghraifft, mae llongau'n defnyddio goleuadau i gyfathrebu, ac mae goleuadau traffig yn defnyddio coch, melyn a gwyrdd. Ond dim ond i bellteroedd byr y gellir cyfyngu'r holl ffyrdd hyn o drosglwyddo gwybodaeth gan ddefnyddio golau cyffredin. Os ydych chi eisiau trosglwyddo gwybodaeth yn uniongyrchol i leoedd pell trwy olau, ni allwch chi ddefnyddio golau cyffredin, ond dim ond defnyddio laserau.
Felly sut ydych chi'n cyflwyno'r laser? Rydyn ni'n gwybod y gellir cario trydan ar hyd gwifrau copr, ond ni ellir cario golau ar hyd gwifrau metel cyffredin. I'r perwyl hwn, mae gwyddonwyr wedi datblygu ffilament sy'n gallu trosglwyddo golau, o'r enw ffibr optegol, a elwir yn ffibr. Mae ffibr optegol wedi'i wneud o ddeunyddiau gwydr arbennig, mae'r diamedr yn deneuach na gwallt dynol, fel arfer 50 i 150 micron, ac yn feddal iawn.
Mewn gwirionedd, mae craidd mewnol y ffibr yn wydr optegol tryloyw â mynegai plygiannol uchel, ac mae'r haen allanol wedi'i gwneud o wydr neu blastig â mynegai plygiannol isel. Gall strwythur o'r fath, ar y naill law, wneud i'r golau blygu ar hyd y craidd mewnol, yn union fel dŵr yn llifo ymlaen yn y bibell ddŵr, trydan yn cael ei drosglwyddo ymlaen yn y wifren, hyd yn oed os nad oes gan filoedd o droeon a throadau unrhyw effaith. Ar y llaw arall, gall yr haen mynegai plygiannol isel atal golau rhag gollwng allan, yn union fel nad yw'r bibell ddŵr yn treiddio ac nad yw haen inswleiddio'r wifren yn dargludo trydan.
Mae ymddangosiad ffibr optegol yn datrys y ffordd o drosglwyddo golau, ond nid yw'n golygu y gellir trosglwyddo unrhyw olau i bellteroedd pell iawn gydag ef. Dim ond disgleirdeb uchel, lliw pur, laser cyfeiriadol da yw'r ffynhonnell golau fwyaf delfrydol ar gyfer trosglwyddo gwybodaeth, mae'n cael ei fewnbynnu o un pen i'r ffibr, bron dim colled ac allbwn o'r pen arall. Felly, cyfathrebu laser yw cyfathrebu optegol yn ei hanfod, sydd â manteision capasiti mawr, ansawdd uchel, ffynhonnell ddeunyddiau eang, cyfrinachedd cryf, gwydnwch, ac ati, ac mae gwyddonwyr yn ei ganmol fel chwyldro ym maes cyfathrebu, ac mae'n un o'r cyflawniadau mwyaf disglair yn y chwyldro technolegol.
Amser postio: 29 Mehefin 2023