Лазер гэдэг нь өдөөгдсөн цацрагийн олшруулалт, шаардлагатай санал хүсэлтийн тусламжтайгаар нэгдмэл, монохромат, уялдаатай гэрлийн туяа үүсгэх процесс, хэрэгслийг хэлдэг. Үндсэндээ лазер үүсгэхэд "резонатор", "ашиглах орчин" ба "шахах эх үүсвэр" гэсэн гурван элемент шаардлагатай.
A. зарчим
Атомын хөдөлгөөний төлөвийг янз бүрийн энергийн түвшинд хувааж болох бөгөөд атом нь өндөр энергийн түвшнээс бага энергийн түвшинд шилжих үед түүнд тохирох энергийн фотонуудыг (аяндаа үүсэх цацраг гэж нэрлэдэг) ялгаруулдаг. Үүний нэгэн адил, фотон энергийн түвшний системд тусч, түүнд шингэсэн үед энэ нь атомыг бага энергийн түвшнээс өндөр энергийн түвшинд (өдөөгдөх шингээлт гэж нэрлэдэг) шилжихэд хүргэдэг; Дараа нь эрчим хүчний өндөр түвшинд шилжиж буй атомуудын зарим нь бага энергийн түвшинд шилжиж, фотон (өдөөгч цацраг гэж нэрлэгддэг) ялгаруулна. Эдгээр хөдөлгөөнүүд нь дангаараа биш, харин ихэвчлэн зэрэгцээ явагддаг. Бид зохих орчин, резонатор, хангалттай гадаад цахилгаан орон ашиглах гэх мэт нөхцөлийг бий болгох үед өдөөгдсөн цацраг нь өдөөгдсөн шингээлтээс илүү их хэмжээгээр нэмэгддэг, дараа нь ерөнхийдөө фотонууд ялгарч, лазер туяа үүсэх болно.
B. Ангилал
Лазерыг үйлдвэрлэдэг орчны дагуу лазерыг шингэн лазер, хийн лазер, хатуу лазер гэж хувааж болно. Одоо хамгийн түгээмэл хагас дамжуулагч лазер бол хатуу төлөвт лазер юм.
C. Найрлага
Ихэнх лазерууд нь өдөөх систем, лазер материал, оптик резонатор гэсэн гурван хэсгээс бүрдэнэ. Өдөөлтийн систем нь гэрэл, цахилгаан эсвэл химийн энерги үүсгэдэг төхөөрөмж юм. Одоогийн байдлаар гол урамшууллын хэрэгсэл бол гэрэл, цахилгаан эсвэл химийн урвал юм. Лазер бодисууд нь бадмаараг, бериллийн шил, неон хий, хагас дамжуулагч, органик будаг гэх мэт лазер туяа үүсгэх чадвартай бодис юм. Оптик резонансын хяналтын үүрэг нь гаралтын лазерын гэрэлтүүлгийг нэмэгдүүлэх, долгионы урт, чиглэлийг тохируулах, сонгох явдал юм. лазерын.
D. Өргөдөл
Лазер нь өргөн хэрэглэгддэг, голчлон шилэн холбоо, лазерын хүрээ, лазер хайчлах, лазер зэвсэг, лазер диск гэх мэт.
E. Түүх
1958 онд Америкийн эрдэмтэд Шиаолуо, Таунс нар нэгэн ид шидийн үзэгдлийг олж илрүүлсэн: тэд газрын ховор талст дээр дотоод гэрлийн чийдэнгээс ялгарах гэрлийг тавихад болорын молекулууд тод, үргэлж хамтдаа хүчтэй гэрэл цацруулах болно. Энэ үзэгдлийн дагуу тэд "лазерын зарчмыг" санал болгов, өөрөөр хэлбэл бодис нь молекулуудын байгалийн хэлбэлзлийн давтамжтай ижил энергиэр өдөөгдөж байвал энэ нь салдаггүй хүчтэй гэрэл - лазерыг үүсгэдэг. Тэд үүний тулд чухал баримт бичгүүдийг олсон.
Сциоло, Таунес нарын судалгааны үр дүнг нийтэлсний дараа янз бүрийн орны эрдэмтэд янз бүрийн туршилтын схемүүдийг санал болгосон боловч амжилтанд хүрээгүй. 1960 оны 5-р сарын 15-нд Калифорни дахь Хьюз лабораторийн эрдэмтэн Мэйман 0.6943 микрон долгионы урттай лазер гарган авсан нь хүний олж авсан анхны лазер болсон гэж мэдэгдэж, Мэйман ийнхүү дэлхийн анхны эрдэмтэн болжээ. лазерыг практик талбарт нэвтрүүлэх.
1960 оны 7-р сарын 7-нд Майман дэлхийн анхны лазерыг бий болгосноо зарлав, Мэйманы схем нь бадмаараг болор дахь хромын атомыг өдөөхөд өндөр эрчимтэй флаш хоолой ашиглах бөгөөд ингэснээр маш их төвлөрсөн нимгэн улаан гэрлийн багана үүсгэдэг. тодорхой цэгт нарны гадаргуугаас өндөр температурт хүрч болно.
ЗХУ-ын эрдэмтэн Х.Γ Басов 1960 онд хагас дамжуулагч лазерыг зохион бүтээжээ. Хагас дамжуулагч лазерын бүтэц нь ихэвчлэн P давхарга, N давхарга, давхар гетеролчлол үүсгэдэг идэвхтэй давхаргаас бүрддэг. Түүний шинж чанарууд нь: жижиг хэмжээтэй, холболтын өндөр үр ашиг, хурдан хариу үйлдэл хийх хурд, долгионы урт, хэмжээ нь оптик шилэн хэмжээтэй таарч, шууд модуляцлах боломжтой, сайн уялдаатай.
Зургаа, лазерын хэрэглээний гол чиглэлүүдийн зарим нь
F. Лазер харилцаа холбоо
Мэдээлэл дамжуулахын тулд гэрлийг ашиглах нь өнөөдөр маш түгээмэл болсон. Жишээлбэл, хөлөг онгоцууд гэрлэн дохиогоор харилцах бол гэрлэн дохио нь улаан, шар, ногоон өнгөтэй байдаг. Гэхдээ энгийн гэрлийг ашиглан мэдээлэл дамжуулах эдгээр бүх аргуудыг зөвхөн богино зайд хязгаарлаж болно. Хэрэв та гэрлээр дамжуулан алс холын газар руу шууд мэдээлэл дамжуулахыг хүсвэл энгийн гэрлийг ашиглах боломжгүй, зөвхөн лазерыг ашигладаг.
Тэгэхээр та лазерыг яаж хүргэх вэ? Зэс утсаар цахилгаан зөөвөрлөж болох ч энгийн металл утсаар гэрлийг зөөвөрлөх боломжгүй гэдгийг бид мэднэ. Энэ зорилгын үүднээс эрдэмтэд оптик фибр гэж нэрлэгддэг гэрлийг дамжуулах чадвартай утас зохион бүтээжээ. Оптик шилэн нь тусгай шилэн материалаар хийгдсэн, голч нь хүний үснээс нимгэн, ихэвчлэн 50-150 микрон, маш зөөлөн байдаг.
Үнэн хэрэгтээ, шилэн дотор талын цөм нь ил тод оптик шилний хугарлын өндөр илтгэгчтэй бөгөөд гаднах бүрхүүл нь хугарлын индекс багатай шил эсвэл хуванцараар хийгдсэн байдаг. Ийм бүтэц нь нэг талаас усны хоолойд урагш урсаж буй ус, хэдэн мянган эргэлт, эргэлт ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй байсан ч утсаар урагш дамждаг цахилгаантай адил гэрлийг дотоод голын дагуу хугардаг. Нөгөөтэйгүүр, хугарлын илтгэлцүүр багатай бүрээс нь ус дамжуулах хоолой нэвчихгүй, утасны тусгаарлагч давхарга нь цахилгаан гүйдэл дамжуулахгүйн адил гэрэл гадагш гарахаас сэргийлж чадна.
Оптик шилэн харагдах байдал нь гэрлийг дамжуулах арга замыг шийддэг боловч энэ нь түүний тусламжтайгаар ямар ч гэрлийг маш хол зайд дамжуулж болно гэсэн үг биш юм. Зөвхөн өндөр тод, цэвэр өнгө, сайн чиглэлтэй лазер нь мэдээлэл дамжуулахад хамгийн тохиромжтой гэрлийн эх үүсвэр бөгөөд энэ нь утаснуудын нэг үзүүрээс оролт бөгөөд нөгөө талаас бараг ямар ч алдагдалгүй, гаралтгүй байдаг. Иймд оптик харилцаа холбоо нь үндсэндээ лазер холбоо бөгөөд том багтаамжтай, өндөр чанартай, материалын эх үүсвэр өргөн, нууцлал өндөртэй, эдэлгээ сайтай гэх мэт давуу талтай бөгөөд харилцаа холбооны салбарт гарсан хувьсгал гэж эрдэмтэд үнэлж, нэг юм. технологийн хувьсгалын хамгийн гайхалтай ололтуудын нэг.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 6-р сарын 29