Laser si riferisce à u prucessu è à l'instrumentu di generazione di fasci di luce collimati, monocromatici, coerenti attraversu l'amplificazione di a radiazione stimulata è u feedback necessariu.In fondu, a generazione di laser richiede trè elementi: un "resonator", un "medium gain", è una "pumping source".
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 l'energia currispundenti (radiazione spontanea chjamata).In listessu modu, quandu un fotonu hè incidente nantu à un sistema di livellu d'energia è assorbutu da ellu, pruvucarà l'atomu per a transizione da un livellu d'energia bassu à un livellu d'energia altu (accussì chjamatu absorption excited);Allora, alcuni di l'atomi chì passanu à livelli d'energia più altu passanu à livelli d'energia più bassi è emettenu fotoni (radiazione stimulata chjamata).Questi movimenti ùn sò micca isolati, ma spessu in parallelu.Quandu avemu crià una cundizione, cum'è cù u mediu apprupriati, resonator, abbastanza campu elettricu esternu, a radiazzioni stimulated hè amplified cusì chì più cà l 'absorption stimulated, tandu in generale, ci sarà photons emessi, risultatu in luce laser.
B. Classificazione
Sicondu u mediu chì pruduce u laser, u laser pò esse divisu in laser liquid, laser gas è laser solidu.Avà u laser semiconductor più cumuni hè una spezia di laser di u statu solidu.
C. Cumpusizioni
A maiò parte di i laser sò cumposti da trè parti: sistema di eccitazione, materiale laser è resonatore otticu.I sistemi d'excitazione sò dispusitivi chì pruducenu energia luminosa, elettrica o chimica.Attualmente, i mezi di incentivazione principali utilizati sò a luce, l'electricità o a reazione chimica.Sustanze laser sò sustanzi chì ponu pruduce luce laser, cum'è rubini, vetru di berilliu, gas neon, semiconduttori, coloranti organici, etc. U rolu di u cuntrollu di resonance otticu hè di rinfurzà a luminosità di u laser di output, aghjustà è selezziunate a lunghezza d'onda è a direzzione. di u laser.
D. Applicazione
Laser hè largamente utilizatu, principarmenti a cumunicazione in fibra, laser chì varieghja, taglio laser, armi laser, discu laser è cusì.
E. Storia
In u 1958, i scientisti americani Xiaoluo è Townes anu scupertu un fenomenu magicu: quandu si mettenu a luce emessa da a lampadina interna nantu à un cristallu di terra rara, e molécule di u cristallu emettenu luminosu, sempre inseme una luce forte.Sicondu stu fenominu, pruposti u "principiu laser", vale à dì, quandu a sustanza hè eccitata da a listessa energia cum'è a freccia d'oscillazione naturale di e so molécule, pruducerà sta luce forte chì ùn diverge micca - laser.Anu trovu documenti impurtanti per questu.
Dopu à a publicazione di i risultati di ricerca di Sciolo è Townes, i scientisti di parechji paesi pruposti diversi schemi sperimentali, ma ùn anu micca successu.U 15 di maghju di u 1960, Mayman, un scientist in u Laboratoriu Hughes in California, hà annunziatu ch'ellu avia ottenutu un laser cù una lunghezza d'onda di 0,6943 microns, chì era u primu laser mai ottenutu da l'omu, è Mayman diventò cusì u primu scientist in u mondu. per intruduce lasers 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 di lampu d'alta intensità per stimulà l'atomi di cromu in un cristalu di rubi, chì pruduce cusì una colonna di luce rossa magre assai cuncentrata, quandu hè sparata. à un certu puntu, pò ghjunghje à una temperatura più altu ch'è a superficia di u sole.
U scientist suvièticu H.Γ Basov hà inventatu u laser semiconductor in u 1960. A struttura di u laser semiconductor hè di solitu cumpostu di strati P, strati N è strati attivu chì formanu doppia heterojunction.E so caratteristiche sò: piccula dimensione, alta efficienza di accoppiamentu, rapidità di risposta rapida, lunghezza d'onda è dimensione adatta cù a dimensione di fibra ottica, pò esse modulata direttamente, bona coerenza.
Sei, unipochi di i principali direzzione applicazione di laser
F. cumunicazione laser
Utilizà a luce per trasmette l'infurmazioni hè assai cumuni oghje.Per esempiu, i navi usanu luci per cumunicà, è i semafori usanu rossi, gialli è verdi.Ma tutti sti modi di trasmette l'infurmazioni cù u lume ordinariu ponu esse limitati solu à distanze curtite.Se vulete trasmette l'infurmazioni direttamente à i lochi distanti attraversu a luce, ùn pudete micca aduprà a luce ordinaria, ma solu aduprà laser.
Allora, cumu furnisce u laser?Sapemu chì l'electricità pò esse purtata longu i fili di rame, ma a luce ùn pò micca esse purtata cù i fili metallichi ordinali.À questu scopu, i scientisti anu sviluppatu un filamentu chì pò trasmette a luce, chjamata fibra ottica, chjamata fibra.A fibra ottica hè fatta di materiali di vetru speciale, u diametru hè più finitu di un capeddu umanu, di solitu 50 à 150 microns, è assai suave.
In fattu, u core internu di a fibra hè un altu indice di rifrazione di vetru otticu trasparente, è u revestimentu esternu hè fattu di vetru o plastica di pocu indice di rifrazione.Una tale struttura, da una banda, pò fà a luce rifratta longu u core internu, cum'è l'acqua chì scorri avanti in u tubu di l'acqua, l'electricità trasmessa in avanti in u filu, ancu s'è millaie di torsioni ùn anu micca effettu.Per d 'altra banda, u revestimentu di l'indice di rifrazione bassu pò impedisce a luce di fughje, cum'è a pipa d'acqua ùn si filtra è a capa d'insulazione di u filu ùn cunduce micca l'electricità.
L'apparizione di a fibra ottica risolve u modu di trasmette a luce, ma ùn significa micca chì cun ella, ogni luce pò esse trasmessa à assai luntanu.Solu alta luminosità, culore puro, laser direzzione bona, hè a fonte di luce più ideale per trasmette infurmazione, hè input da una fine di a fibra, quasi senza perdita è output da l'altru finale.Dunque, a cumunicazione otticu hè essenzialmente a cumunicazione laser, chì hà i vantaghji di grande capacità, alta qualità, larga fonte di materiali, forte cunfidenziale, durabilità, etc., è hè salutatu da i scientisti cum'è una rivoluzione in u campu di a cumunicazione, è hè unu di i più brillanti rializazioni in a rivoluzione tecnologica.
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