U laser si riferisce à u prucessu è à u strumentu di generazione di fasci di luce collimati, monocromatici è coerenti per mezu di l'amplificazione di a radiazione stimulata è di u feedback necessariu. In fondu, a generazione di laser richiede trè elementi: un "risonatore", un "mezzu di guadagnu" è una "fonte di pompaggio".
A. Principiu
U statu di muvimentu di un atomu pò esse divisu in diversi livelli d'energia, è quandu l'atomu passa da un livellu d'energia altu à un livellu d'energia bassu, libera fotoni di energia currispondente (a cusiddetta radiazione spontanea). In listessu modu, quandu un fotone hè incidente nantu à un sistema di livelli d'energia è hè assorbitu da questu, farà chì l'atomu passi da un livellu d'energia bassu à un livellu d'energia altu (a cusiddetta assorbimentu eccitatu); Dopu, alcuni di l'atomi chì passanu à livelli d'energia più alti passeranu à livelli d'energia più bassi è emetteranu fotoni (a cusiddetta radiazione stimulata). Sti muvimenti ùn si verificanu micca in isolamentu, ma spessu in parallelu. Quandu creemu una cundizione, cum'è l'usu di u mezu adattatu, risonatore, un campu elettricu esternu sufficiente, a radiazione stimulata hè amplificata in modu chì più di l'assorbimentu stimulatu, allora in generale, ci saranu fotoni emessi, risultendu in luce laser.
B. Classificazione
Sicondu u mediu chì produce u laser, u laser pò esse divisu in laser liquidu, laser à gasu è laser solidu. Avà u laser à semiconduttore u più cumunu hè un tipu di laser à statu solidu.
C. Cumposizione
A maiò parte di i laser sò cumposti da trè parti: sistema d'eccitazione, materiale laser è risonatore otticu. I sistemi d'eccitazione sò dispositivi chì producenu energia luminosa, elettrica o chimica. Attualmente, i principali mezi d'incentivazione utilizati sò a luce, l'elettricità o a reazione chimica. E sustanze laser sò sustanze chì ponu pruduce luce laser, cum'è rubini, vetru di berilliu, gas neon, semiconduttori, coloranti organici, ecc. U rolu di u cuntrollu di a risonanza ottica hè di migliurà a luminosità di u laser di uscita, aghjustà è selezziunà a lunghezza d'onda è a direzzione di u laser.
D. Applicazione
U laser hè largamente adupratu, principalmente a cumunicazione in fibra, a telemetria laser, u tagliu laser, l'arme laser, u discu laser è cusì.
E. Storia
In u 1958, i scientifichi americani Xiaoluo è Townes anu scupertu un fenomenu magicu: quandu anu messu a luce emessa da a lampadina interna nantu à un cristallu di terra rara, e molecule di u cristallu emetteranu una luce luminosa, sempre forte. Sicondu stu fenomenu, anu prupostu u "principiu laser", vale à dì, quandu a sustanza hè eccitata da a listessa energia chè a frequenza d'oscillazione naturale di e so molecule, pruducerà sta luce forte chì ùn diverge micca - laser. Anu trovu articuli impurtanti per questu.
Dopu à a publicazione di i risultati di a ricerca di Sciolo è Townes, i scientifichi di diversi paesi anu prupostu diversi schemi sperimentali, ma ùn anu micca avutu successu. U 15 di maghju di u 1960, Mayman, un scientificu di u Laboratoriu Hughes in California, hà annunziatu ch'ellu avia ottenutu un laser cù una lunghezza d'onda di 0,6943 micron, chì era u primu laser mai ottenutu da l'omu, è Mayman hè diventatu cusì u primu scientificu in u mondu à introduce i laser in u campu praticu.
U 7 di lugliu di u 1960, Mayman hà annunziatu a nascita di u primu laser di u mondu, u schema di Mayman hè di utilizà un tubu flash d'alta intensità per stimulà l'atomi di cromu in un cristallu di rubinu, producendu cusì una colonna di luce rossa fina assai cuncintrata, quandu hè sparata à un certu puntu, pò ghjunghje à una temperatura più alta di a superficia di u sole.
U scientistu suvieticu H.Γ Basov hà inventatu u laser à semiconduttore in u 1960. A struttura di u laser à semiconduttore hè generalmente cumposta da un stratu P, un stratu N è un stratu attivu chì formanu una doppia eterogiunzione. E so caratteristiche sò: dimensioni ridotte, alta efficienza di accoppiamentu, velocità di risposta rapida, lunghezza d'onda è dimensione adattate à a dimensione di a fibra ottica, pò esse modulata direttamente, bona cuerenza.
Sei, alcune di e principali direzzioni d'applicazione di u laser
F. Cumunicazione laser
L'usu di a luce per trasmette l'infurmazioni hè assai cumunu oghje. Per esempiu, e navi utilizanu luci per cumunicà, è i semafori utilizanu u rossu, u giallu è u verde. Ma tutti questi modi di trasmette l'infurmazioni utilizendu a luce ordinaria ponu esse limitati solu à brevi distanze. Sè vo vulete trasmette l'infurmazioni direttamente in lochi luntani per mezu di a luce, ùn pudete micca aduprà a luce ordinaria, ma solu aduprà i laser.
Dunque, cumu si trasmette u laser ? Sapemu chì l'elettricità pò esse purtata longu i fili di rame, ma a luce ùn pò esse purtata longu i fili metallichi ordinari. À questu scopu, i scientifichi anu sviluppatu un filamentu chì pò trasmette a luce, chjamatu fibra ottica, chjamata fibra. A fibra ottica hè fatta di materiali di vetru speciali, u diametru hè più finu di un capellu umanu, di solitu da 50 à 150 micron, è assai dolce.
In fatti, u core internu di a fibra hè un vetru otticu trasparente à altu indice di rifrazione, è u rivestimentu esternu hè fattu di vetru o plastica à bassu indice di rifrazione. Una tale struttura, da una parte, pò fà chì a luce si rifratti longu u core internu, cum'è l'acqua chì scorri in avanti in u tubu d'acqua, l'elettricità trasmessa in avanti in u filu, ancu s'è millaie di giri è giri ùn anu micca effettu. D’altronde, u rivestimentu à bassu indice di rifrazione pò impedisce à a luce di fughje, cum'è u tubu d'acqua ùn si filtra è u stratu d'isolamentu di u filu ùn conduce micca l'elettricità.
L'apparizione di a fibra ottica risolve u modu di trasmissione di a luce, ma ùn significa micca chì cù ella, qualsiasi luce pò esse trasmessa à assai luntanu. Solu alta luminosità, culore puru, bon laser direzionale, hè a fonte di luce più ideale per trasmette l'infurmazioni, hè in entrata da una estremità di a fibra, quasi senza perdita è uscita da l'altra estremità. Dunque, a cumunicazione ottica hè essenzialmente cumunicazione laser, chì hà i vantaghji di grande capacità, alta qualità, larga fonte di materiali, forte riservatezza, durabilità, ecc., è hè salutata da i scientifichi cum'è una rivoluzione in u campu di a cumunicazione, è hè una di e più brillanti realizzazioni in a rivoluzione tecnologica.
Data di publicazione: 29 di ghjugnu di u 2023