Le laser fait référence au processus et à l'instrument de génération de faisceaux lumineux collimatés, monochromatiques et cohérents par l'amplification du rayonnement stimulé et la rétroaction nécessaire. Fondamentalement, la génération laser nécessite trois éléments: un «résonateur», un «milieu de gain» et une «source de pompage».
A. principe
L'état de mouvement d'un atome peut être divisé en différents niveaux d'énergie, et lorsque l'atome passe d'un niveau d'énergie élevé à un faible niveau d'énergie, il libère des photons d'énergie correspondante (radiation dite spontanée). De même, lorsqu'un photon est incident sur un système de niveau d'énergie et absorbé par celui-ci, il fera passer l'atome d'un faible niveau d'énergie à un niveau d'énergie élevé (soi-disant absorption excitée); Ensuite, certains des atomes qui passent vers des niveaux d'énergie plus élevés passeront à des niveaux d'énergie plus faibles et émettra des photons (soi-disant rayonnement stimulé). Ces mouvements ne se produisent pas isolément, mais souvent en parallèle. Lorsque nous créons une condition, comme l'utilisation du milieu approprié, le résonateur, suffisamment de champ électrique externe, le rayonnement stimulé est amplifié de sorte que plus que l'absorption stimulée, puis en général, il y aura des photons émis, entraînant une lumière laser.
B. Classification
Selon le milieu qui produit le laser, le laser peut être divisé en laser liquide, laser à gaz et laser solide. Maintenant, le laser semi-conducteur le plus courant est une sorte de laser à l'état solide.
C. composition
La plupart des lasers sont composés de trois parties: système d'excitation, matériau laser et résonateur optique. Les systèmes d'excitation sont des dispositifs qui produisent une énergie légère, électrique ou chimique. À l'heure actuelle, les principales moyennes incitatives utilisées sont la lumière, l'électricité ou la réaction chimique. Les substances laser sont des substances qui peuvent produire de la lumière laser, comme les rubis, le verre de béryllium, le gaz néon, les semi-conducteurs, les colorants organiques, etc. Le rôle du contrôle de résonance optique est d'améliorer la luminosité du laser de sortie, d'ajuster et de sélectionner la longueur d'onde et la direction du laser.
D. demande
Le laser est largement utilisé, principalement la communication en fibres, la variation du laser, la coupe laser, les armes laser, le disque laser, etc.
E. Histoire
En 1958, les scientifiques américains Xiaoluo et Townes ont découvert un phénomène magique: lorsqu'ils mettent la lumière émise par l'ampoule interne sur un cristal de terre rare, les molécules du cristal émettront une lumière forte, toujours ensemble. Selon ce phénomène, ils ont proposé le «principe laser», c'est-à-dire que lorsque la substance est excitée par la même énergie que la fréquence d'oscillation naturelle de ses molécules, elle produira cette forte lumière qui ne diverge pas - laser. Ils ont trouvé des articles importants pour cela.
Après la publication des résultats de recherche de Sciolo et Townes, des scientifiques de divers pays ont proposé divers régimes expérimentaux, mais ils n'ont pas réussi. Le 15 mai 1960, Mayman, scientifique du Hughes Laboratory en Californie, a annoncé qu'il avait obtenu un laser avec une longueur d'onde de 0,6943 microns, qui a été le premier laser jamais obtenu par les humains, et Mayman est ainsi devenu le premier scientifique au monde à introduire des lasers dans le domaine pratique.
Le 7 juillet 1960, Mayman a annoncé la naissance du premier laser au monde, le schéma de Mayman est d'utiliser un tube flash à haute intensité pour stimuler les atomes de chrome dans un cristal rubis, produisant ainsi une colonne de lumière rouge mince très concentrée, lorsqu'elle est tirée à un certain point, elle peut atteindre une température plus élevée que la surface du soleil.
Le scientifique soviétique H.γ Basov a inventé le laser semi-conducteur en 1960. La structure du laser semi-conducteur est généralement composée de couche P, de couche N et de couche active qui forment une double hétérojonction. Ses caractéristiques sont: une petite taille, une efficacité de couplage élevée, une vitesse de réponse rapide, une longueur d'onde et un ajustement de taille avec la taille des fibres optiques, peuvent être directement modulées, une bonne cohérence.
Six, certaines des principales directions d'application du laser
F. Communication laser
L'utilisation de la lumière pour transmettre des informations est très courante aujourd'hui. Par exemple, les navires utilisent des lumières pour communiquer et les feux de circulation utilisent le rouge, le jaune et le vert. Mais toutes ces façons de transmettre des informations en utilisant la lumière ordinaire ne peuvent être limitées qu'aux courtes distances. Si vous souhaitez transmettre des informations directement dans des endroits éloignés à travers la lumière, vous ne pouvez pas utiliser la lumière ordinaire, mais utiliser uniquement des lasers.
Alors, comment livrez-vous le laser? Nous savons que l'électricité peut être transportée le long des fils de cuivre, mais la lumière ne peut pas être transportée le long des fils métalliques ordinaires. À cette fin, les scientifiques ont développé un filament qui peut transmettre la lumière, appelée fibre optique, appelée fibre. La fibre optique est faite de matériaux en verre spéciaux, le diamètre est plus mince qu'un cheveux humains, généralement de 50 à 150 microns et très doux.
En fait, le noyau interne de la fibre est un indice de réfraction élevé du verre optique transparent, et le revêtement extérieur est en verre ou en plastique à faible indice de réfraction. Une telle structure, d'une part, peut rendre la lumière réfractée le long du noyau intérieur, tout comme l'eau s'écoulant vers l'avant dans le tuyau d'eau, l'électricité transmise vers l'avant dans le fil, même si des milliers de rebondissements n'ont aucun effet. D'un autre côté, le revêtement d'indice à faible réfraction peut empêcher la lumière de fuir, tout comme le tuyau d'eau ne s'infiltre pas et que la couche d'isolation du fil ne mène pas d'électricité.
L'apparition de la fibre optique résout la façon de transmettre la lumière, mais cela ne signifie pas qu'avec elle, toute lumière peut être transmise à très loin. Seule une luminosité élevée, une couleur pure, un bon laser directionnel, est la source lumineuse la plus idéale pour transmettre des informations, elle est entrée à partir d'une extrémité de la fibre, presque aucune perte et sortie de l'autre extrémité. Par conséquent, la communication optique est essentiellement la communication laser, qui présente les avantages de grande capacité, de haute qualité, d'une large source de matériaux, d'une forte confidentialité, d'une durabilité, etc., et est saluée par les scientifiques comme révolution dans le domaine de la communication, et est l'une des réalisations les plus brillantes de la révolution technologique.
Heure du poste: juin-29-2023