Laser inarejelea mchakato na chombo cha kuzalisha miale ya mwanga iliyounganishwa, monokromatiki, iliyounganishwa kupitia ukuzaji wa mionzi iliyochochewa na maoni muhimu. Kimsingi, utengenezaji wa leza huhitaji vipengele vitatu: “resonator,” “chanzo cha kupata mapato,” na “chanzo cha kusukuma maji.”
A. Kanuni
Hali ya mwendo wa atomi inaweza kugawanywa katika viwango tofauti vya nishati, na wakati atomi inapobadilika kutoka kiwango cha juu cha nishati hadi kiwango cha chini cha nishati, hutoa fotoni za nishati inayolingana (kinachojulikana kama mionzi ya hiari). Vile vile, wakati photon inapotokea kwenye mfumo wa kiwango cha nishati na kufyonzwa nayo, itasababisha atomi kubadilika kutoka kiwango cha chini cha nishati hadi kiwango cha juu cha nishati (kinachojulikana ngozi ya msisimko); Kisha, baadhi ya atomi ambazo mpito hadi viwango vya juu vya nishati zitabadilika hadi viwango vya chini vya nishati na kutoa fotoni (kinachojulikana kama mionzi iliyochochewa). Harakati hizi hazifanyiki kwa kutengwa, lakini mara nyingi kwa sambamba. Tunapounda hali, kama vile kutumia kati inayofaa, resonator, uwanja wa kutosha wa umeme wa nje, mionzi iliyochochewa huimarishwa ili zaidi ya unyonyaji uliochochewa, basi kwa ujumla, kutakuwa na fotoni zinazotolewa, na kusababisha mwanga wa laser.
B. Uainishaji
Kulingana na kati ambayo hutoa laser, laser inaweza kugawanywa katika laser kioevu, laser gesi na laser imara. Sasa laser ya kawaida ya semiconductor ni aina ya laser imara-hali.
C. Muundo
Laser nyingi zinajumuisha sehemu tatu: mfumo wa uchochezi, nyenzo za laser na resonator ya macho. Mifumo ya kusisimua ni vifaa vinavyozalisha nishati ya mwanga, umeme au kemikali. Kwa sasa, njia kuu za motisha zinazotumiwa ni mwanga, umeme au mmenyuko wa kemikali. Dutu za laser ni vitu vinavyoweza kutoa mwanga wa leza, kama vile rubi, glasi ya berili, gesi ya neon, halvledare, rangi za kikaboni, n.k. Jukumu la udhibiti wa resonance ya macho ni kuongeza mwangaza wa leza ya pato, kurekebisha na kuchagua urefu wa wimbi na mwelekeo. ya laser.
D. Maombi
Laser hutumiwa sana, hasa mawasiliano ya nyuzi, kuanzia laser, kukata laser, silaha za laser, disc laser na kadhalika.
E. Historia
Mnamo mwaka wa 1958, wanasayansi wa Marekani Xiaoluo na Townes waligundua jambo la kichawi: walipoweka mwanga unaotolewa na balbu ya ndani kwenye fuwele isiyo ya kawaida ya dunia, molekuli za kioo zitatoa mwanga mkali, daima pamoja na mwanga mkali. Kwa mujibu wa jambo hili, walipendekeza "kanuni ya laser", yaani, wakati dutu inasisimua na nishati sawa na mzunguko wa asili wa oscillation ya molekuli zake, itazalisha mwanga huu mkali ambao hautofautiani - laser. Walipata karatasi muhimu kwa hili.
Baada ya kuchapishwa kwa matokeo ya utafiti wa Sciolo na Townes, wanasayansi kutoka nchi mbalimbali walipendekeza mipango mbalimbali ya majaribio, lakini hawakufanikiwa. Mei 15, 1960, Mayman, mwanasayansi katika Maabara ya Hughes huko California, alitangaza kwamba amepata laser yenye urefu wa mawimbi ya mikroni 0.6943, ambayo ilikuwa laser ya kwanza kuwahi kupatikana na wanadamu, na hivyo Mayman akawa mwanasayansi wa kwanza duniani. kuanzisha lasers katika uwanja wa vitendo.
Mnamo Julai 7, 1960, Mayman alitangaza kuzaliwa kwa laser ya kwanza duniani, mpango wa Mayman ni kutumia tube ya kiwango cha juu cha flash ili kuchochea atomi za chromium katika fuwele ya ruby, na hivyo kuzalisha safu nyembamba ya mwanga nyekundu iliyokolea sana, inapochomwa moto. kwa wakati fulani, inaweza kufikia joto la juu kuliko uso wa jua.
Mwanasayansi wa Kisovieti H.Γ Basov alivumbua leza ya semiconductor mwaka wa 1960. Muundo wa leza ya semiconductor kawaida huundwa na safu ya P, safu ya N na safu amilifu ambayo huunda sehemu mbili za heterojunction. Sifa zake ni: saizi ndogo, ufanisi mkubwa wa kuunganisha, kasi ya majibu ya haraka, urefu wa mawimbi na saizi inayolingana na saizi ya nyuzi za macho, inaweza kubadilishwa moja kwa moja, mshikamano mzuri.
Sita, baadhi ya maelekezo kuu ya maombi ya laser
F. Mawasiliano ya laser
Kutumia mwanga kusambaza habari ni jambo la kawaida sana leo. Kwa mfano, meli hutumia taa kuwasiliana, na taa za trafiki hutumia nyekundu, njano, na kijani. Lakini njia hizi zote za kupitisha habari kwa kutumia mwanga wa kawaida zinaweza tu kupunguzwa kwa umbali mfupi. Ikiwa unataka kusambaza habari moja kwa moja kwa maeneo ya mbali kupitia mwanga, huwezi kutumia mwanga wa kawaida, lakini tumia lasers tu.
Kwa hivyo unawezaje kutoa laser? Tunajua kwamba umeme unaweza kubebwa pamoja na nyaya za shaba, lakini mwanga hauwezi kubebwa pamoja na nyaya za kawaida za chuma. Ili kufanya hivyo, wanasayansi wametengeneza nyuzinyuzi zinazoweza kupitisha mwanga, unaoitwa nyuzinyuzi za macho. Fiber ya macho hutengenezwa kwa vifaa maalum vya kioo, kipenyo ni nyembamba kuliko nywele za binadamu, kwa kawaida 50 hadi 150 microns, na laini sana.
Kwa kweli, msingi wa ndani wa nyuzi ni index ya juu ya refractive ya kioo cha macho cha uwazi, na mipako ya nje inafanywa kwa kioo cha chini cha refractive index au plastiki. Muundo kama huo, kwa upande mmoja, unaweza kufanya taa irudishwe kwenye msingi wa ndani, kama vile maji yanayotiririka mbele kwenye bomba la maji, umeme unaopitishwa mbele kwenye waya, hata ikiwa maelfu ya mizunguko na zamu hazina athari. Kwa upande mwingine, mipako ya index ya chini ya refractive inaweza kuzuia mwanga kutoka nje, kama vile bomba la maji haliingii na safu ya insulation ya waya haifanyi umeme.
Kuonekana kwa nyuzi za macho hutatua njia ya kupitisha mwanga, lakini haimaanishi kuwa pamoja nayo, mwanga wowote unaweza kupitishwa kwa mbali sana. Mwangaza wa juu tu, rangi safi, laser nzuri ya mwelekeo, ndio chanzo bora zaidi cha mwanga cha kusambaza habari, ni pembejeo kutoka mwisho mmoja wa nyuzi, karibu hakuna hasara na pato kutoka mwisho mwingine. Kwa hivyo, mawasiliano ya macho kimsingi ni mawasiliano ya leza, ambayo yana faida za uwezo mkubwa, ubora wa juu, chanzo pana cha nyenzo, usiri mkubwa, uimara, n.k., na inasifiwa na wanasayansi kama mapinduzi katika uwanja wa mawasiliano, na ni moja. ya mafanikio makubwa zaidi katika mapinduzi ya kiteknolojia.
Muda wa kutuma: Juni-29-2023