Лазер гэдэг нь өдөөгдсөн цацрагийн олшруулалт болон шаардлагатай хариу урвалаар коллиматжуулсан, монохромат, когерент гэрлийн цацраг үүсгэх үйл явц ба хэрэгслийг хэлнэ. Үндсэндээ лазер үүсгэхэд гурван элемент шаардлагатай: "резонатор", "өсгөх орчин" болон "шахах эх үүсвэр".
А. Зарчим
Атомын хөдөлгөөний төлөвийг янз бүрийн энергийн түвшинд хувааж болох бөгөөд атом нь өндөр энергийн түвшнээс бага энергийн түвшин рүү шилжих үед харгалзах энергийн фотонуудыг ялгаруулдаг (өөрөө аяндаа үүсэх цацраг гэж нэрлэдэг). Үүнтэй адилаар, фотон нь энергийн түвшний системд унаж, түүнд шингээгдэх үед атомыг бага энергийн түвшнээс өндөр энергийн түвшин рүү шилжихэд хүргэдэг (өдөөгдсөн шингээлт гэж нэрлэдэг); Дараа нь өндөр энергийн түвшин рүү шилжсэн зарим атомууд бага энергийн түвшин рүү шилжиж, фотон ялгаруулдаг (өдөөгдсөн цацраг гэж нэрлэдэг). Эдгээр хөдөлгөөнүүд нь тусгаарлагдмал байдлаар явагддаггүй, харин ихэвчлэн зэрэгцээ явагддаг. Тохирох орчин, резонатор, хангалттай гадаад цахилгаан орон ашиглах гэх мэт нөхцөлийг бий болгоход өдөөгдсөн цацраг идэвхжсэн шингээлтээс илүү их фотон ялгарахаар олшруулагддаг бөгөөд ерөнхийдөө лазер гэрэл үүсгэдэг.
B. Ангилал
Лазерыг үүсгэдэг орчноос нь хамааран шингэн лазер, хийн лазер болон хатуу лазер гэж хувааж болно. Хамгийн түгээмэл хагас дамжуулагч лазер бол хатуу төлөвт лазерын нэг төрөл юм.
C. Зохиол
Ихэнх лазерууд нь өдөөх систем, лазер материал болон оптик резонатор гэсэн гурван хэсгээс бүрдэнэ. Өдөөх системүүд нь гэрэл, цахилгаан эсвэл химийн энерги үүсгэдэг төхөөрөмж юм. Одоогийн байдлаар ашиглагдаж буй гол өдөөх хэрэгсэл бол гэрэл, цахилгаан эсвэл химийн урвал юм. Лазер бодисууд нь бадмаараг, бериллийн шил, неон хий, хагас дамжуулагч, органик будагч бодис гэх мэт лазер гэрэл үүсгэдэг бодисууд юм. Оптик резонансын хяналтын үүрэг нь гаралтын лазерын гэрэлтэлтийг нэмэгдүүлэх, лазерын долгионы урт болон чиглэлийг тохируулах, сонгох явдал юм.
D. Өргөдөл
Лазерыг өргөн ашигладаг бөгөөд голчлон шилэн холбоо, лазерын хүрээ, лазер зүсэлт, лазер зэвсэг, лазер диск гэх мэт.
Е. Түүх
1958 онд Америкийн эрдэмтэд Сяолуо, Таунс нар ид шидийн үзэгдлийг нээжээ: тэд дотоод гэрлийн чийдэнгээс ялгарч буй гэрлийг ховор шороон болор дээр байрлуулахад болор молекулууд тод, үргэлж хамтдаа хүчтэй гэрэл ялгаруулдаг. Энэ үзэгдлийн дагуу тэд "лазерын зарчим"-ыг санал болгосон, өөрөөр хэлбэл бодис нь молекулуудынхаа байгалийн хэлбэлзлийн давтамжтай ижил энергиэр өдөөгдөхөд энэ нь салдаггүй хүчтэй гэрэл болох лазерыг үүсгэдэг. Тэд үүний талаар чухал баримт бичгүүдийг олсон.
Скиоло, Таунс нарын судалгааны үр дүнг нийтэлсний дараа янз бүрийн орны эрдэмтэд янз бүрийн туршилтын схемийг санал болгосон боловч амжилтанд хүрээгүй. 1960 оны 5-р сарын 15-нд Калифорни мужийн Хьюз лабораторийн эрдэмтэн Мэйман 0.6943 микрон долгионы урттай лазер олж авснаа зарласан бөгөөд энэ нь хүмүүсийн олж авсан анхны лазер байсан бөгөөд ингэснээр Мэйман лазерыг практик салбарт нэвтрүүлсэн дэлхийн анхны эрдэмтэн болжээ.
1960 оны 7-р сарын 7-нд Мэйман дэлхийн анхны лазерыг төрүүлснээ зарласан бөгөөд Мэйманы төлөвлөгөө нь өндөр эрчимтэй флэш хоолой ашиглан бадмаараг болор дахь хромын атомуудыг өдөөж, улмаар маш төвлөрсөн нимгэн улаан гэрлийн баганыг үүсгэдэг бөгөөд тодорхой цэг дээр асаахад нарны гадаргаас өндөр температурт хүрч чаддаг.
Зөвлөлтийн эрдэмтэн Х.Г.Басов 1960 онд хагас дамжуулагч лазерыг зохион бүтээжээ. Хагас дамжуулагч лазерын бүтэц нь ихэвчлэн P давхарга, N давхарга болон идэвхтэй давхаргаас бүрдэх бөгөөд давхар гетеро холболт үүсгэдэг. Түүний шинж чанарууд нь: жижиг хэмжээ, өндөр холболтын үр ашиг, хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх хурд, долгионы урт болон хэмжээ нь оптик шилэн кабелийн хэмжээтэй тохирч, шууд модуляцлах боломжтой, сайн когерент байдал юм.
Зургаа, лазерын хэрэглээний зарим үндсэн чиглэлүүд
F. Лазер холбоо
Мэдээлэл дамжуулахын тулд гэрлийг ашиглах нь өнөөдөр маш түгээмэл болсон. Жишээлбэл, хөлөг онгоцууд харилцахын тулд гэрлийг ашигладаг бол гэрлэн дохио нь улаан, шар, ногоон өнгийг ашигладаг. Гэхдээ ердийн гэрлийг ашиглан мэдээлэл дамжуулах эдгээр бүх аргыг зөвхөн богино зайд хязгаарлаж болно. Хэрэв та гэрлээр дамжуулан алслагдсан газруудад мэдээллийг шууд дамжуулахыг хүсвэл ердийн гэрлийг ашиглаж болохгүй, зөвхөн лазерыг ашиглаарай.
Тэгэхээр лазерыг хэрхэн дамжуулах вэ? Бид цахилгааныг зэс утсаар дамжуулж болох ч гэрлийг ердийн металл утсаар дамжуулж болохгүй гэдгийг мэднэ. Үүний тулд эрдэмтэд гэрлийг дамжуулж чаддаг оптик шилэн утас буюу шилэн утас зохион бүтээжээ. Оптик шилэн утас нь тусгай шилэн материалаар хийгдсэн бөгөөд диаметр нь хүний үснээс нимгэн, ихэвчлэн 50-150 микрон бөгөөд маш зөөлөн байдаг.
Үнэндээ шилэн кабелийн дотор талын цөм нь тунгалаг оптик шилний өндөр хугарлын илтгэгчтэй бөгөөд гаднах бүрхүүл нь бага хугарлын илтгэгчтэй шил эсвэл хуванцараар хийгдсэн байдаг. Ийм бүтэц нь нэг талаас, усны хоолойгоор урагш урсаж буй ус шиг дотоод цөмийн дагуу гэрлийг хугалж, мянга мянган эргэлт ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй байсан ч утсан дотор урагш цахилгаан дамжуулдаг болгодог. Нөгөөтэйгүүр, бага хугарлын илтгэгчтэй бүрхүүл нь усны хоолой нэвчихгүй, утасны тусгаарлагч давхарга нь цахилгаан дамжуулдаггүйтэй адил гэрлийг гадагшлуулахаас сэргийлж чаддаг.
Оптик шилэн кабелийн гадаад төрх нь гэрлийг дамжуулах аргыг шийддэг боловч энэ нь түүгээр ямар ч гэрлийг маш хол зайд дамжуулж болно гэсэн үг биш юм. Зөвхөн өндөр тод байдал, цэвэр өнгө, сайн чиглэлтэй лазер нь мэдээлэл дамжуулах хамгийн тохиромжтой гэрлийн эх үүсвэр бөгөөд энэ нь шилэн кабелийн нэг үзүүрээс оролт хийдэг бөгөөд бараг алдагдалгүй, нөгөө үзүүрээс гардаг. Тиймээс оптик холбоо нь үндсэндээ лазер холбоо бөгөөд том багтаамж, өндөр чанар, материалын өргөн эх үүсвэр, өндөр нууцлал, бат бөх чанар гэх мэт давуу талуудтай бөгөөд эрдэмтэд харилцаа холбооны салбарын хувьсгал гэж үздэг бөгөөд технологийн хувьсгалын хамгийн гайхалтай ололт амжилтуудын нэг юм.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 6-р сарын 29