O laser refere -se ao processo e instrumento de geração de raios de luz colimados, monocromáticos e coerentes através da amplificação estimulada da radiação e feedback necessário. Basicamente, a geração a laser requer três elementos: um "ressonador", um "meio de ganho" e uma "fonte de bombeamento".
A. Princípio
O estado de movimento de um átomo pode ser dividido em diferentes níveis de energia e, quando o átomo passa de um alto nível de energia para um baixo nível de energia, libera fótons da energia correspondente (a chamada radiação espontânea). Da mesma forma, quando um fóton é incidente em um sistema de nível de energia e absorvido por ele, ele fará com que o átomo faça a transição de um baixo nível de energia para um alto nível de energia (a chamada absorção excitada); Em seguida, alguns dos átomos que fazem a transição para níveis mais altos de energia passarão a níveis mais baixos de energia e emitem fótons (a chamada radiação estimulada). Esses movimentos não ocorrem isoladamente, mas geralmente em paralelo. Quando criamos uma condição, como o uso do meio apropriado, o ressonador, o campo elétrico externo suficiente, a radiação estimulada é amplificada para que mais do que a absorção estimulada, em geral, haverá fótons emitidos, resultando em luz laser.
B. Classificação
De acordo com o meio que produz o laser, o laser pode ser dividido em laser líquido, laser a gás e laser sólido. Agora, o laser semicondutor mais comum é uma espécie de laser de estado sólido.
C. Composição
A maioria dos lasers é composta por três partes: sistema de excitação, material a laser e ressonador óptico. Os sistemas de excitação são dispositivos que produzem energia leve, elétrica ou química. Atualmente, os principais meios de incentivo utilizados são a luz, eletricidade ou reação química. Substâncias a laser são substâncias que podem produzir luz a laser, como rubis, vidro de berílio, gás neon, semicondutores, corantes orgânicos, etc. O papel do controle de ressonância óptica é aumentar o brilho do laser de saída, ajustar e selecionar o comprimento de onda e a direção do laser.
D. Aplicação
O laser é amplamente utilizado, principalmente comunicação de fibras, variação a laser, corte a laser, armas a laser, disco a laser e assim por diante.
E. História
Em 1958, os cientistas americanos Xiaoluo e Townes descobriram um fenômeno mágico: quando colocam a luz emitida pela lâmpada interna em um cristal de terras raras, as moléculas do cristal emitem luz brilhante e sempre juntas. De acordo com esse fenômeno, eles propuseram o "princípio do laser", ou seja, quando a substância é excitada pela mesma energia que a frequência de oscilação natural de suas moléculas, produzirá essa forte luz que não diverge - laser. Eles encontraram documentos importantes para isso.
Após a publicação dos resultados da pesquisa de Sciolo e Townes, cientistas de vários países propuseram vários esquemas experimentais, mas eles não tiveram sucesso. Em 15 de maio de 1960, Mayman, cientista do Hughes Laboratory, na Califórnia, anunciou que havia obtido um laser com um comprimento de onda de 0,6943 mícrons, que foi o primeiro laser já obtido por humanos, e Mayman se tornou o primeiro cientista do mundo a introduzir lasers no campo prático.
Em 7 de julho de 1960, Mayman anunciou o nascimento do primeiro laser do mundo, o esquema de Mayman é usar um tubo de flash de alta intensidade para estimular os átomos de cromo em um cristal de rubi, produzindo uma coluna de luz vermelha fina muito concentrada, quando é disparada em um certo ponto, pode atingir uma temperatura superior à superfície do sol.
O cientista soviético H.γ Basov inventou o laser semicondutor em 1960. A estrutura do laser semicondutores é geralmente composta de camada P, camada n e camada ativa que formam heterojunção dupla. Suas características são: tamanho pequeno, alta eficiência de acoplamento, velocidade de resposta rápida, comprimento de onda e tamanho de tamanho com o tamanho da fibra óptica, podem ser modulados diretamente, boa coerência.
Seis, algumas das principais direções de aplicação do laser
F. Comunicação a laser
Usar a luz para transmitir informações é muito comum hoje. Por exemplo, os navios usam luzes para se comunicar e os semáforos usam vermelho, amarelo e verde. Mas todas essas maneiras de transmitir informações usando luz comum só podem ser limitadas a distâncias curtas. Se você deseja transmitir informações diretamente para locais distantes através da luz, não poderá usar luz comum, mas use apenas lasers.
Então, como você entrega o laser? Sabemos que a eletricidade pode ser transportada ao longo de fios de cobre, mas a luz não pode ser transportada ao longo de fios metálicos comuns. Para esse fim, os cientistas desenvolveram um filamento que pode transmitir luz, chamado fibra óptica, denominada fibra. A fibra óptica é feita de materiais de vidro especiais, o diâmetro é mais fino que um cabelo humano, geralmente de 50 a 150 mícrons e muito macio.
De fato, o núcleo interno da fibra é um alto índice de refração de vidro óptico transparente, e o revestimento externo é feito de vidro ou plástico de baixo índice de refração. Essa estrutura, por um lado, pode fazer a luz refratada ao longo do núcleo interno, assim como a água fluindo para a frente no tubo de água, a eletricidade transmitida para a frente no fio, mesmo que milhares de torções e voltas não tenham efeito. Por outro lado, o revestimento de índice de baixo refrato pode impedir que a luz vaze, assim como o tubo de água não infiltra e a camada de isolamento do fio não conduz eletricidade.
A aparência da fibra óptica resolve a maneira de transmitir luz, mas não significa que, com ela, qualquer luz possa ser transmitida para muito distante. Somente alto brilho, cor pura, bom laser direcional, é a fonte de luz mais ideal para transmitir informações, é a entrada de uma extremidade da fibra, quase nenhuma perda e saída da outra extremidade. Portanto, a comunicação óptica é essencialmente a comunicação a laser, que tem as vantagens de grande capacidade, alta qualidade, ampla fonte de materiais, forte confidencialidade, durabilidade etc., e é aclamada pelos cientistas como uma revolução no campo da comunicação e é uma das realizações mais brilhantes da revolução tecnológica.
Hora de postagem: Jun-29-2023