Лазер деп ынталандырылған сәулеленуді күшейту және қажетті кері байланыс арқылы коллимацияланған, монохроматикалық, когерентті жарық сәулелерін жасау процесі мен құралын айтады.Негізінде, лазерлік генерация үш элементті қажет етеді: «резонатор», «күшейткіш орта» және «сорғы көзі».
A. Принцип
Атомның қозғалыс күйін әртүрлі энергетикалық деңгейлерге бөлуге болады және атом жоғары энергетикалық деңгейден төмен энергетикалық деңгейге өткенде, сәйкес энергияның фотондарын (өздігінен сәулелену деп аталады) шығарады.Сол сияқты, фотон энергетикалық деңгей жүйесіне түсіп, оны жұтқанда, ол атомның төмен энергетикалық деңгейден жоғары энергетикалық деңгейге (қозған жұтылу деп аталатын) ауысуына әкеледі;Содан кейін жоғары энергия деңгейлеріне ауысатын кейбір атомдар төменгі энергия деңгейлеріне ауысады және фотондарды (стимулданған сәулелену деп аталады) шығарады.Бұл қозғалыстар оқшауланбайды, көбінесе параллельді түрде жүреді.Біз тиісті ортаны, резонаторды, жеткілікті сыртқы электр өрісін пайдалану сияқты жағдайды жасағанда, ынталандырылған сәулелену ынталандырылған жұтылудан көбірек болатындай күшейтіледі, содан кейін жалпы алғанда, лазерлік жарық пайда болады.
B. Жіктелуі
Лазерді шығаратын ортаға сәйкес лазерді сұйық лазер, газ лазері және қатты лазер деп бөлуге болады.Қазір ең көп таралған жартылай өткізгіш лазер - бұл қатты күйдегі лазердің бір түрі.
C. Құрамы
Көптеген лазерлер үш бөліктен тұрады: қозу жүйесі, лазерлік материал және оптикалық резонатор.Қозу жүйелері - бұл жарық, электр немесе химиялық энергияны өндіретін құрылғылар.Қазіргі уақытта негізгі ынталандыру құралдары жарық, электр немесе химиялық реакция болып табылады.Лазерлік заттар - лағыл, бериллий шыны, неон газы, жартылай өткізгіштер, органикалық бояғыштар және т.б. сияқты лазер сәулесін шығара алатын заттар. Оптикалық резонансты басқарудың рөлі шығыс лазердің жарықтығын арттыру, толқын ұзындығы мен бағытын реттеу және таңдау болып табылады. лазердің.
D. Қолдану
Лазер кеңінен қолданылады, негізінен талшықты байланыс, лазерлік диапазон, лазерлік кесу, лазерлік қару, лазерлік диск және т.б.
E. Тарих
1958 жылы американдық ғалымдар Сяолуо мен Таунс сиқырлы құбылысты ашты: олар сирек жер кристалына ішкі жарық шамы шығаратын жарықты салғанда, кристалдың молекулалары жарқын, әрқашан бірге күшті жарық шығарады.Бұл құбылысқа сәйкес олар «лазер принципін» ұсынды, яғни зат оның молекулаларының табиғи тербеліс жиілігімен бірдей энергиямен қоздырылғанда, ол алшақпайтын осы күшті жарықты - лазерді шығарады.Олар бұл үшін маңызды құжаттарды тапты.
Сциоло мен Таунстың зерттеу нәтижелері жарияланғаннан кейін әртүрлі елдердің ғалымдары әртүрлі эксперименттік схемаларды ұсынды, бірақ олар сәтті болмады.1960 жылы 15 мамырда Калифорниядағы Хьюз зертханасының ғалымы Майман толқын ұзындығы 0,6943 микрон болатын лазерді алғанын, бұл адамдар алғаш рет лазер алғанын және осылайша Майман әлемдегі алғашқы ғалым болғанын хабарлады. лазерлерді практикалық салаға енгізу.
1960 жылы 7 шілдеде Майман әлемдегі алғашқы лазердің дүниеге келгенін жариялады, Майманның схемасы рубин кристалындағы хром атомдарын ынталандыру үшін жоғары қарқынды флеш түтігін пайдалану, осылайша ол күйдірген кезде өте шоғырланған жұқа қызыл жарық бағанасын шығарады. белгілі бір уақытта ол күн бетінен жоғары температураға жетуі мүмкін.
Кеңес ғалымы Х.Γ Басов 1960 жылы жартылай өткізгішті лазерді ойлап тапты. Жартылай өткізгішті лазердің құрылымы әдетте P қабатынан, N қабатынан және қос гетеробайланысты құрайтын белсенді қабаттан тұрады.Оның сипаттамалары: шағын өлшем, жоғары байланыстыру тиімділігі, жылдам жауап беру жылдамдығы, толқын ұзындығы мен өлшемі оптикалық талшық өлшеміне сәйкес келеді, тікелей модуляциялануы мүмкін, жақсы когеренттілік.
Алты, лазердің негізгі қолдану бағыттарының кейбірі
F. Лазерлік байланыс
Ақпаратты беру үшін жарықты пайдалану бүгінгі күні өте кең таралған.Мысалы, кемелер байланыс үшін шамдарды пайдаланады, ал бағдаршамдар қызыл, сары және жасыл түстерді пайдаланады.Бірақ қарапайым жарықтың көмегімен ақпаратты берудің осы тәсілдерінің барлығы тек қысқа қашықтықтармен шектелуі мүмкін.Жарық арқылы ақпаратты тікелей алыс жерлерге жеткізгіңіз келсе, қарапайым жарықты пайдалана алмайсыз, тек лазерді пайдаланасыз.
Сонымен, лазерді қалай жеткізесіз?Біз электр тогын мыс сымдар бойымен тасымалдауға болатынын білеміз, бірақ қарапайым металл сымдар бойымен жарықты тасымалдау мүмкін емес.Осы мақсатта ғалымдар талшық деп аталатын оптикалық талшық деп аталатын жарықты өткізе алатын жіпті жасады.Оптикалық талшық арнайы шыны материалдардан жасалған, диаметрі адамның шашынан жұқа, әдетте 50-ден 150 микронға дейін және өте жұмсақ.
Шын мәнінде, талшықтың ішкі өзегі мөлдір оптикалық шынының жоғары сыну көрсеткіші болып табылады, ал сыртқы жабыны төмен сыну көрсеткіші шыныдан немесе пластиктен жасалған.Мұндай құрылым, бір жағынан, су құбырында алға қарай ағып жатқан су сияқты, мыңдаған бұралулар мен бұрылыстар әсер етпесе де, сымда алға жіберілетін электр қуатын ішкі өзек бойымен сындыруы мүмкін.Екінші жағынан, төмен сыну көрсеткіші жабыны су құбыры ағып кетпейтіні және сымның оқшаулағыш қабаты электр тогын өткізбейтін сияқты, жарықтың ағып кетуіне жол бермейді.
Оптикалық талшықтың пайда болуы жарықтың берілу жолын шешеді, бірақ бұл онымен кез келген жарық өте алысқа жіберілуі мүмкін дегенді білдірмейді.Тек жоғары жарықтылық, таза түс, жақсы бағытталған лазер ақпарат беру үшін ең тамаша жарық көзі болып табылады, ол талшықтың бір ұшынан енгізіледі, екінші жағынан жоғалмайды және шығысы жоқ.Сондықтан оптикалық байланыс – бұл үлкен сыйымдылық, жоғары сапалы, кең материалдар көзі, күшті құпиялылық, ұзақ мерзімділік және т.б. артықшылықтары бар және ғалымдар байланыс саласындағы революция ретінде бағалаған және бір технологиялық революцияның ең жарқын жетістіктерінің бірі.
Жіберу уақыты: 29 маусым-2023 ж