ເລເຊີຫມາຍເຖິງຂະບວນການແລະເຄື່ອງມືຂອງການສ້າງໂຄມໄຟ collimated, monochromatic, coherent light beams ຜ່ານ radiation amplification ກະຕຸ້ນແລະຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນທີ່ຈໍາເປັນ. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ການຜະລິດເລເຊີຕ້ອງການສາມອົງປະກອບ: "ສຽງສະທ້ອນ", "ຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບ," ແລະ "ແຫຼ່ງສູບ."
A. ຫຼັກການ
ສະຖານະການເຄື່ອນໄຫວຂອງອະຕອມສາມາດແບ່ງອອກເປັນລະດັບພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະໃນເວລາທີ່ປະລໍາມະນູປ່ຽນຈາກລະດັບພະລັງງານສູງໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານຕ່ໍາ, ມັນຈະປ່ອຍ photons ຂອງພະລັງງານທີ່ສອດຄ້ອງກັນ (ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ radiation spontaneous). ເຊັ່ນດຽວກັນ, ເມື່ອ photon ເກີດຂຶ້ນໃນລະບົບລະດັບພະລັງງານແລະຖືກດູດຊຶມໂດຍມັນ, ມັນຈະເຮັດໃຫ້ປະລໍາມະນູປ່ຽນຈາກລະດັບພະລັງງານຕ່ໍາໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານສູງ (ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າການດູດຊຶມຕື່ນເຕັ້ນ); ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ບາງປະລໍາມະນູທີ່ປ່ຽນໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນຈະປ່ຽນໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານຕ່ໍາແລະປ່ອຍໂຟຕອນ (ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າລັງສີກະຕຸ້ນ). ການເຄື່ອນໄຫວເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ໄດ້ເກີດຂື້ນໃນການໂດດດ່ຽວ, ແຕ່ມັກຈະຢູ່ໃນຂະຫນານ. ໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາສ້າງເງື່ອນໄຂ, ເຊັ່ນ: ການນໍາໃຊ້ຂະຫນາດກາງທີ່ເຫມາະສົມ, resonator, ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າພາຍນອກພຽງພໍ, radiation ກະຕຸ້ນແມ່ນ amplified ດັ່ງນັ້ນຫຼາຍກ່ວາການດູດຊຶມກະຕຸ້ນ, ຫຼັງຈາກນັ້ນໂດຍທົ່ວໄປ, ຈະມີ photons ປ່ອຍອອກມາ, ເຮັດໃຫ້ມີແສງ laser.
B. ການຈັດປະເພດ
ອີງຕາມຂະຫນາດກາງທີ່ຜະລິດ laser ໄດ້, laser ສາມາດແບ່ງອອກເປັນ laser ແຫຼວ, laser ອາຍແກັສແລະ laser ແຂງ. ໃນປັດຈຸບັນເລເຊີ semiconductor ທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນປະເພດຂອງເລເຊີແຂງຂອງລັດ.
C. ອົງປະກອບ
ເລເຊີສ່ວນໃຫຍ່ປະກອບດ້ວຍສາມພາກສ່ວນ: ລະບົບການກະຕຸ້ນ, ອຸປະກອນການ laser ແລະ resonator optical. ລະບົບການກະຕຸ້ນແມ່ນອຸປະກອນທີ່ຜະລິດແສງສະຫວ່າງ, ໄຟຟ້າຫຼືເຄມີ. ໃນປັດຈຸບັນ, ແຮງຈູງໃຈຕົ້ນຕໍທີ່ໃຊ້ແມ່ນແສງສະຫວ່າງ, ໄຟຟ້າຫຼືປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ. ສານເລເຊີແມ່ນສານທີ່ສາມາດຜະລິດແສງເລເຊີໄດ້, ເຊັ່ນ: rubies, beryllium glass, neon gas, semiconductors, organic dyes, etc.ບົດບາດຂອງ optical resonance control ແມ່ນເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍຄວາມສະຫວ່າງຂອງ laser ຜົນຜະລິດ, ປັບແລະເລືອກ wavelength ແລະທິດທາງຂອງ laser ໄດ້.
D. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ເລເຊີຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ຕົ້ນຕໍແມ່ນການສື່ສານເສັ້ນໄຍ, ລະດັບ laser, ການຕັດ laser, ອາວຸດ laser, ແຜ່ນ laser ແລະອື່ນໆ.
E. ປະຫວັດສາດ
ໃນປີ 1958, ນັກວິທະຍາສາດຊາວອາເມລິກາ Xiaoluo ແລະ Townes ໄດ້ຄົ້ນພົບປະກົດການມະຫັດສະຈັນ: ເມື່ອພວກເຂົາເອົາແສງທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກຫລອດໄຟພາຍໃນໃສ່ໄປເຊຍກັນທີ່ຫາຍາກ, ໂມເລກຸນຂອງໄປເຊຍກັນຈະປ່ອຍແສງສະຫວ່າງທີ່ແຂງແຮງ, ສະເຫມີກັນ. ອີງຕາມປະກົດການນີ້, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສະເຫນີ "ຫຼັກການເລເຊີ", ນັ້ນແມ່ນ, ເມື່ອສານຕື່ນເຕັ້ນໂດຍພະລັງງານດຽວກັນກັບຄວາມຖີ່ຂອງການສັ່ນສະເທືອນທໍາມະຊາດຂອງໂມເລກຸນຂອງມັນ, ມັນຈະຜະລິດແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂັ້ມແຂງນີ້ທີ່ບໍ່ແຕກຕ່າງກັນ - laser. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ພົບເຫັນເອກະສານທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການນີ້.
ຫຼັງຈາກການພິມເຜີຍແຜ່ຜົນການຄົ້ນຄວ້າຂອງ Sciolo ແລະ Townes, ນັກວິທະຍາສາດຈາກປະເທດຕ່າງໆໄດ້ສະເຫນີແຜນການທົດລອງຕ່າງໆ, ແຕ່ພວກເຂົາບໍ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດ. ໃນວັນທີ 15 ພຶດສະພາ 1960, Mayman, ນັກວິທະຍາສາດຢູ່ຫ້ອງທົດລອງ Hughes ໃນຄາລິຟໍເນຍ, ໄດ້ປະກາດວ່າລາວໄດ້ຮັບເລເຊີທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນ 0.6943 microns, ເຊິ່ງເປັນເລເຊີທໍາອິດທີ່ມະນຸດໄດ້ຮັບ, ດັ່ງນັ້ນ Mayman ໄດ້ກາຍເປັນນັກວິທະຍາສາດຄົນທໍາອິດໃນໂລກທີ່ນໍາເລເຊີເຂົ້າໄປໃນພາກປະຕິບັດ.
ວັນທີ 7 ກໍລະກົດ 1960, Mayman ໄດ້ປະກາດການກຳເນີດຂອງເລເຊີໜ່ວຍທຳອິດຂອງໂລກ, ໂຄງການຂອງ Mayman ແມ່ນໃຊ້ທໍ່ແຟລັດທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງເພື່ອກະຕຸ້ນປະລໍາມະນູຂອງ chromium ໃນແກ້ວ ruby, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງໄດ້ຜະລິດຖັນແສງສີແດງບາງໆທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຫຼາຍ, ເມື່ອຖືກຍິງໃສ່ຈຸດໃດໜຶ່ງ, ມັນສາມາດບັນລຸອຸນຫະພູມທີ່ສູງກວ່າຜິວຂອງດວງອາທິດ.
ນັກວິທະຍາສາດໂຊວຽດ H.Γ Basov ໄດ້ປະດິດເລເຊີ semiconductor ໃນປີ 1960. ໂຄງສ້າງຂອງເລເຊີ semiconductor ປົກກະຕິແລ້ວປະກອບດ້ວຍຊັ້ນ P, N ແລະຊັ້ນການເຄື່ອນໄຫວເຊິ່ງປະກອບເປັນ heterojunction double. ຄຸນລັກສະນະຂອງມັນແມ່ນ: ຂະຫນາດນ້ອຍ, ປະສິດທິພາບການເຊື່ອມສູງ, ຄວາມໄວການຕອບສະຫນອງໄວ, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນແລະຂະຫນາດທີ່ເຫມາະສົມກັບຂະຫນາດເສັ້ນໄຍ optical, ສາມາດ modulated ໂດຍກົງ, ສອດຄ່ອງທີ່ດີ.
ຫົກ, ບາງທິດທາງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕົ້ນຕໍຂອງເລເຊີ
F. ການສື່ສານດ້ວຍເລເຊີ
ການນໍາໃຊ້ແສງສະຫວ່າງເພື່ອສົ່ງຂໍ້ມູນຂ່າວສານແມ່ນທົ່ວໄປໃນທຸກມື້ນີ້. ຕົວຢ່າງ, ເຮືອໃຊ້ໄຟເພື່ອສື່ສານ, ແລະໄຟຈະລາຈອນໃຊ້ສີແດງ, ສີເຫຼືອງ, ແລະສີຂຽວ. ແຕ່ວິທີການເຫຼົ່ານີ້ທັງຫມົດຂອງການຖ່າຍທອດຂໍ້ມູນໂດຍໃຊ້ແສງສະຫວ່າງທໍາມະດາສາມາດຈໍາກັດພຽງແຕ່ໄລຍະສັ້ນໆເທົ່ານັ້ນ. ຖ້າທ່ານຕ້ອງການສົ່ງຂໍ້ມູນໂດຍກົງໄປຫາສະຖານທີ່ຫ່າງໄກໂດຍຜ່ານແສງສະຫວ່າງ, ທ່ານບໍ່ສາມາດໃຊ້ແສງສະຫວ່າງທໍາມະດາ, ແຕ່ພຽງແຕ່ໃຊ້ເລເຊີ.
ດັ່ງນັ້ນທ່ານຈະສົ່ງເລເຊີໄດ້ແນວໃດ? ພວກເຮົາຮູ້ວ່າໄຟຟ້າສາມາດນໍາໄປຕາມສາຍທອງແດງ, ແຕ່ແສງສະຫວ່າງບໍ່ສາມາດນໍາໄປຕາມສາຍໂລຫະທໍາມະດາ. ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ພັດທະນາ filament ທີ່ສາມາດສົ່ງແສງສະຫວ່າງ, ເອີ້ນວ່າເສັ້ນໄຍ optical, ເອີ້ນວ່າເສັ້ນໄຍ. ເສັ້ນໄຍ optical ແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸແກ້ວພິເສດ, ເສັ້ນຜ່າກາງແມ່ນບາງກວ່າຜົມຂອງມະນຸດ, ປົກກະຕິແລ້ວ 50 ຫາ 150 microns, ແລະອ່ອນຫຼາຍ.
ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ແກນພາຍໃນຂອງເສັ້ນໄຍແມ່ນດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງຂອງແກ້ວ optical ໂປ່ງໃສ, ແລະການເຄືອບດ້ານນອກແມ່ນເຮັດດ້ວຍແກ້ວດັດຊະນີ refractive ຕ່ໍາຫຼືພາດສະຕິກ. ໂຄງສ້າງດັ່ງກ່າວ, ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ສາມາດເຮັດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງສະທ້ອນຕາມແກນພາຍໃນ, ຄືກັນກັບນ້ໍາທີ່ໄຫຼໄປຂ້າງຫນ້າໃນທໍ່ນ້ໍາ, ໄຟຟ້າທີ່ສົ່ງໄປຂ້າງຫນ້າໃນສາຍ, ເຖິງແມ່ນວ່າການບິດແລະຫັນເປັນພັນໆກໍ່ບໍ່ມີຜົນ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ການເຄືອບດັດຊະນີການສະທ້ອນແສງຕ່ໍາສາມາດປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ແສງສະຫວ່າງຮົ່ວໄຫລອອກ, ຄືກັນກັບທໍ່ນ້ໍາບໍ່ຊຶມແລະຊັ້ນ insulation ຂອງສາຍບໍ່ດໍາເນີນການໄຟຟ້າ.
ຮູບລັກສະນະຂອງເສັ້ນໄຍ optical ແກ້ໄຂວິທີການຖ່າຍທອດແສງສະຫວ່າງ, ແຕ່ມັນບໍ່ໄດ້ຫມາຍຄວາມວ່າກັບມັນ, ແສງສະຫວ່າງໃດໆສາມາດສົ່ງໄປໄກຫຼາຍ. ພຽງແຕ່ຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ສີທີ່ບໍລິສຸດ, laser ທິດທາງທີ່ດີ, ເປັນແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດທີ່ຈະສົ່ງຂໍ້ມູນ, ມັນແມ່ນການປ້ອນຂໍ້ມູນຈາກປາຍຫນຶ່ງຂອງເສັ້ນໄຍ, ເກືອບບໍ່ມີການສູນເສຍແລະຜົນຜະລິດຈາກທ້າຍອື່ນໆ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສື່ສານທາງ optical ແມ່ນການສື່ສານ laser ທີ່ຈໍາເປັນ, ເຊິ່ງມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄວາມອາດສາມາດຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄຸນນະພາບສູງ, ແຫຼ່ງກ້ວາງຂອງວັດສະດຸ, ຄວາມລັບທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ຄວາມທົນທານ, ແລະອື່ນໆ, ແລະໄດ້ຮັບການຊົມເຊີຍຈາກນັກວິທະຍາສາດວ່າເປັນການປະຕິວັດໃນດ້ານການສື່ສານ, ແລະເປັນຫນຶ່ງໃນຜົນສໍາເລັດທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ຂອງການປະຕິວັດເຕັກໂນໂລຊີ.
ເວລາປະກາດ: 29-06-2023