Lasero rilatas al la procezo kaj instrumento de generado de kolimatitaj, monokromataj, koheraj lumfaskoj per stimulita radiada plifortigo kaj necesa retrokuplado. Baze, lasergenerado postulas tri elementojn: "resonatoron", "gajnomedion" kaj "pumpfonton".
A. Principo
La movostato de atomo povas esti dividita en malsamajn energinivelojn, kaj kiam la atomo transiras de alta energinivelo al malalta, ĝi liberigas fotonojn de koresponda energio (tiel nomata spontanea radiado). Simile, kiam fotono incidas sur energinivelan sistemon kaj estas absorbita de ĝi, ĝi kaŭzos la transiron de malalta energinivelo al alta (tiel nomata ekscitita absorbado); tiam, kelkaj el la atomoj, kiuj transiras al pli altaj energiniveloj, transiros al pli malaltaj energiniveloj kaj elsendos fotonojn (tiel nomata stimulita radiado). Ĉi tiuj movoj ne okazas izole, sed ofte paralele. Kiam ni kreas kondiĉon, kiel ekzemple uzante la taŭgan medion, resonatoron, sufiĉan eksteran elektran kampon, la stimulita radiado estas plifortigita tiel ke pli ol la stimulita absorbado, tiam ĝenerale estos elsenditaj fotonoj, rezultante en lasera lumo.
B. Klasifiko
Laŭ la medio, kiu produktas la laseron, la lasero povas esti dividita en likvajn laserojn, gasajn laserojn kaj solidajn laserojn. Nuntempe la plej ofta duonkondukta lasero estas speco de solidstata lasero.
C. Komponaĵo
Plej multaj laseroj konsistas el tri partoj: ekscita sistemo, lasera materialo kaj optika resonanto. Ekscitaj sistemoj estas aparatoj, kiuj produktas lumon, elektran aŭ kemian energion. Nuntempe, la ĉefaj uzataj stimuliloj estas lumo, elektro aŭ kemia reakcio. Laseraj substancoj estas substancoj, kiuj povas produkti laseran lumon, kiel ekzemple rubenoj, berilia vitro, neona gaso, duonkonduktaĵoj, organikaj tinkturfarboj, ktp. La rolo de optika resonanca kontrolo estas plibonigi la brilecon de la elira lasero, agordi kaj elekti la ondolongon kaj direkton de la lasero.
D. Apliko
Lasero estas vaste uzata, ĉefe fibra komunikado, lasera distancigado, lasera tranĉado, laseraj armiloj, laserdisko kaj tiel plu.
E. Historio
En 1958, la usonaj sciencistoj Xiaoluo kaj Townes malkovris magian fenomenon: kiam ili direktis la lumon elsenditan de la interna ampolo al rara terkristalo, la molekuloj de la kristalo elsendos brilan, ĉiam kune fortan lumon. Laŭ ĉi tiu fenomeno, ili proponis la "laserprincipon", tio estas, kiam la substanco estas ekscitita per la sama energio kiel la natura oscila frekvenco de ĝiaj molekuloj, ĝi produktos ĉi tiun fortan lumon, kiu ne diverĝas - laseron. Ili trovis gravajn artikolojn pri tio.
Post la publikigo de la esplorrezultoj de Sciolo kaj Townes, sciencistoj el diversaj landoj proponis diversajn eksperimentajn skemojn, sed ili ne sukcesis. La 15-an de majo 1960, Mayman, sciencisto ĉe la Laboratorio Hughes en Kalifornio, anoncis, ke li akiris laseron kun ondolongo de 0,6943 mikrometroj, kiu estis la unua lasero iam ajn akirita de homoj, kaj Mayman tiel fariĝis la unua sciencisto en la mondo, kiu enkondukis laserojn en la praktikan kampon.
La 7-an de julio 1960, Mayman anoncis la naskiĝon de la unua lasero de la mondo. La skemo de Mayman estas uzi alt-intensan fulmtubon por stimuli kromatomojn en rubena kristalo, tiel produktante tre koncentritan maldikan ruĝan lumkolonon. Kiam ĝi estas ekpafita je certa punkto, ĝi povas atingi temperaturon pli altan ol la surfaco de la suno.
La sovetia sciencisto H.G. Basov inventis la duonkonduktan laseron en 1960. La strukturo de duonkondukta lasero kutime konsistas el P-tavolo, N-tavolo kaj aktiva tavolo, kiuj formas duoblan heterokruciĝon. Ĝiaj karakterizaĵoj estas: malgranda grandeco, alta kupliga efikeco, rapida respondrapido, ondolongo kaj grandeco kongruas kun la optika fibrograndeco, povas esti rekte modulitaj, bona kohereco.
Ses, kelkaj el la ĉefaj aplikaj direktoj de lasero
F. Lasera komunikado
Uzi lumon por transdoni informojn estas tre ofta hodiaŭ. Ekzemple, ŝipoj uzas lumojn por komuniki, kaj trafiklumoj uzas ruĝan, flavan kaj verdan. Sed ĉiuj ĉi tiuj manieroj transdoni informojn per ordinara lumo povas esti limigitaj nur al mallongaj distancoj. Se vi volas transdoni informojn rekte al malproksimaj lokoj per lumo, vi ne povas uzi ordinaran lumon, sed nur uzi laserojn.
Do kiel oni liveras la laseron? Ni scias, ke elektro povas esti kondukata laŭ kupraj dratoj, sed lumo ne povas esti kondukata laŭ ordinaraj metalaj dratoj. Por ĉi tiu celo, sciencistoj evoluigis filamenton, kiu povas transdoni lumon, nomatan optika fibro. Optika fibro estas farita el specialaj vitraj materialoj, la diametro estas pli maldika ol homa haro, kutime 50 ĝis 150 mikrometroj, kaj tre mola.
Fakte, la interna kerno de la fibro estas farita el travidebla optika vitro kun alta refrakta indico, kaj la ekstera tegaĵo estas farita el vitro aŭ plasto kun malalta refrakta indico. Tia strukturo, unuflanke, povas igi la lumon refrakti laŭlonge de la interna kerno, same kiel akvo fluas antaŭen en akvotubo, elektro transdoniĝas antaŭen en la drato, eĉ se miloj da tordoj kaj turniĝoj ne efikas. Aliflanke, la malalt-refrakta indico-tegaĵo povas malhelpi lumon elflui, same kiel la akvotubo ne trapenetras kaj la izola tavolo de la drato ne konduktas elektron.
La apero de optika fibro solvas la manieron de lumtransdono, sed tio ne signifas, ke per ĝi, ajna lumo povas esti transdonita tre malproksimen. Nur alta brileco, pura koloro, bona direkta lasero, estas la plej ideala lumfonto por transdoni informojn, ĝi estas enigita de unu fino de la fibro, preskaŭ neniu perdo kaj eligita de la alia fino. Tial, optika komunikado estas esence lasera komunikado, kiu havas la avantaĝojn de granda kapacito, alta kvalito, vasta materialfonto, forta konfidenco, daŭreco, ktp., kaj estas aklamita de sciencistoj kiel revolucio en la kampo de komunikado, kaj estas unu el la plej brilaj atingoj en la teknologia revolucio.
Afiŝtempo: 29-a de junio 2023