Laser nujul kana prosés sareng instrumén pikeun ngahasilkeun sinar cahaya kolimat, monokromatik, sareng koheren ngaliwatan amplifikasi radiasi anu dirangsang sareng eupan balik anu diperyogikeun. Dasarna, generasi laser meryogikeun tilu unsur: "resonator," "médium gain," sareng "sumber pompa."
A. Prinsip
Kaayaan gerakan hiji atom bisa dibagi kana tingkat énergi anu béda-béda, sarta nalika atom transisi ti tingkat énergi anu luhur ka tingkat énergi anu handap, éta ngaleupaskeun foton énergi anu saluyu (anu disebut radiasi spontan). Nya kitu deui, nalika foton asup kana sistem tingkat énergi sarta diserep ku éta, éta bakal nyababkeun atom transisi ti tingkat énergi anu handap ka tingkat énergi anu luhur (anu disebut panyerepan anu tereksitasi); Teras, sababaraha atom anu transisi ka tingkat énergi anu langkung luhur bakal transisi ka tingkat énergi anu langkung handap sarta ngaluarkeun foton (anu disebut radiasi terstimulasi). Gerakan ieu henteu lumangsung sacara mandiri, tapi sering sacara paralel. Nalika urang nyiptakeun kaayaan, sapertos nganggo média anu pas, resonator, medan listrik éksternal anu cekap, radiasi terstimulasi dikuatkeun supados langkung ti panyerepan anu terstimulasi, maka sacara umum, bakal aya foton anu dipancarkeun, ngahasilkeun cahaya laser.
B. Klasifikasi
Numutkeun média anu ngahasilkeun laser, laser tiasa dibagi kana laser cair, laser gas sareng laser padet. Ayeuna laser semikonduktor anu paling umum nyaéta jinis laser solid-state.
C. Komposisi
Kaseueuran laser diwangun ku tilu bagian: sistem eksitasi, bahan laser sareng resonator optik. Sistem eksitasi nyaéta alat anu ngahasilkeun énergi cahaya, listrik atanapi kimia. Ayeuna, sarana insentif utama anu dianggo nyaéta cahaya, listrik atanapi réaksi kimia. Zat laser nyaéta zat anu tiasa ngahasilkeun cahaya laser, sapertos rubi, kaca berilium, gas néon, semikonduktor, pewarna organik, jsb. Peran kontrol résonansi optik nyaéta pikeun ningkatkeun kacaangan laser kaluaran, nyaluyukeun sareng milih panjang gelombang sareng arah laser.
D. Aplikasi
Laser loba dipaké, utamana komunikasi serat, laser ranging, motong laser, senjata laser, cakram laser jeung sajabana.
E. Sajarah
Dina taun 1958, élmuwan Amérika Xiaoluo sareng Townes mendakan hiji fénoména magis: nalika aranjeunna nempatkeun cahaya anu dipancarkeun ku bohlam lampu internal kana kristal bumi langka, molekul kristal bakal ngaluarkeun cahaya anu caang, salawasna babarengan, anu kuat. Numutkeun fénoména ieu, aranjeunna ngajukeun "prinsip laser", nyaéta, nalika zat éta diéksitasi ku énergi anu sami sareng frékuénsi osilasi alami molekulna, éta bakal ngahasilkeun cahaya anu kuat ieu anu henteu béda - laser. Aranjeunna mendakan makalah penting pikeun ieu.
Saatos medalna hasil panalungtikan Sciolo sareng Townes, para ilmuwan ti sababaraha nagara ngajukeun rupa-rupa skéma ékspérimén, tapi éta henteu suksés. Dina tanggal 15 Méi 1960, Mayman, saurang ilmuwan di Laboratorium Hughes di California, ngumumkeun yén anjeunna parantos kéngingkeun laser kalayan panjang gelombang 0,6943 mikron, anu mangrupikeun laser munggaran anu kantos diala ku manusa, sareng ku kituna Mayman janten ilmuwan munggaran di dunya anu ngenalkeun laser kana widang praktis.
Dina tanggal 7 Juli 1960, Mayman ngumumkeun lahirna laser munggaran di dunya, skéma Mayman nyaéta ngagunakeun tabung flash inténsitas tinggi pikeun ngarangsang atom kromium dina kristal ruby, sahingga ngahasilkeun kolom lampu beureum ipis anu pekat pisan, nalika dipecat dina titik anu tangtu, éta tiasa ngahontal suhu anu langkung luhur tibatan permukaan panonpoé.
Élmuwan Soviét H.Γ Basov nimukeun laser semikonduktor dina taun 1960. Struktur laser semikonduktor biasana diwangun ku lapisan P, lapisan N, sareng lapisan aktif anu ngabentuk heterojunction ganda. Ciri-cirina nyaéta: ukuranana alit, efisiensi kopling anu luhur, kecepatan réspon anu gancang, panjang gelombang sareng ukuranana cocog sareng ukuran serat optik, tiasa dimodulasi langsung, koherensi anu saé.
Genep, sababaraha arah aplikasi utama laser
F. Komunikasi laser
Ngagunakeun cahaya pikeun ngirimkeun informasi téh geus umum pisan ayeuna. Contona, kapal ngagunakeun lampu pikeun komunikasi, jeung lampu lalu lintas ngagunakeun beureum, konéng, jeung héjo. Tapi sadaya cara ngirimkeun informasi ieu ngagunakeun cahaya biasa ngan bisa diwatesanan pikeun jarak nu pondok. Lamun hayang ngirimkeun informasi langsung ka tempat nu jauh ngaliwatan cahaya, anjeun teu bisa ngagunakeun cahaya biasa, tapi ngan bisa ngagunakeun laser.
Janten kumaha cara ngirimkeun laser? Urang terang yén listrik tiasa dibawa sapanjang kawat tambaga, tapi cahaya henteu tiasa dibawa sapanjang kawat logam biasa. Pikeun tujuan ieu, para ilmuwan parantos ngembangkeun filamén anu tiasa ngirimkeun cahaya, anu disebut serat optik, anu disebut serat. Serat optik didamel tina bahan kaca khusus, diaméterna langkung ipis tibatan rambut manusa, biasana 50 dugi ka 150 mikron, sareng lemes pisan.
Kanyataanna, inti jero serat nyaéta indéks bias anu luhur tina kaca optik transparan, sareng lapisan luarna didamel tina kaca atanapi plastik indéks bias anu handap. Struktur sapertos kitu, di hiji sisi, tiasa ngajantenkeun cahaya dibiaskeun sapanjang inti jero, sapertos cai anu ngalir ka hareup dina pipa cai, listrik anu dikirimkeun ka hareup dina kawat, sanaos rébuan puteran sareng péngkolan teu aya pangaruhna. Di sisi anu sanés, lapisan indéks bias anu handap tiasa nyegah cahaya bocor kaluar, sapertos pipa cai henteu meresap sareng lapisan insulasi kawat henteu ngalirkeun listrik.
Ayana serat optik ngarengsekeun cara ngirimkeun cahaya, tapi éta sanés hartosna yén ku éta, cahaya naon waé tiasa dikirimkeun ka tempat anu jauh pisan. Ngan kacaangan anu luhur, warna murni, laser arah anu saé, mangrupikeun sumber cahaya anu paling idéal pikeun ngirimkeun inpormasi, éta dilebetkeun ti hiji tungtung serat, ampir teu aya karugian sareng kaluaran ti tungtung anu sanés. Ku alatan éta, komunikasi optik dasarna nyaéta komunikasi laser, anu gaduh kaunggulan kapasitas ageung, kualitas luhur, sumber bahan anu lega, karahasiaan anu kuat, daya tahan, jsb., sareng dipuji ku para ilmuwan salaku révolusi dina widang komunikasi, sareng mangrupikeun salah sahiji prestasi anu paling cemerlang dina révolusi téknologi.
Waktos posting: 29 Juni 2023