ຫຼັກການເລເຊີ ແລະ ການນຳໃຊ້ຂອງມັນ

ເລເຊີໝາຍເຖິງຂະບວນການ ແລະ ເຄື່ອງມືໃນການສ້າງລຳແສງທີ່ມີສີດຽວ ແລະ ສອດຄ່ອງກັນຜ່ານການຂະຫຍາຍລັງສີທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ ແລະ ການຕອບສະໜອງທີ່ຈຳເປັນ. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ການສ້າງເລເຊີຕ້ອງການສາມອົງປະກອບຄື: "ຕົວສະທ້ອນແສງ", "ຕົວກາງຮັບແສງ", ແລະ "ແຫຼ່ງສົ່ງກຳລັງ."

ກ. ຫຼັກການ

ສະພາບການເຄື່ອນທີ່ຂອງອະຕອມສາມາດແບ່ງອອກເປັນລະດັບພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະເມື່ອອະຕອມປ່ຽນຈາກລະດັບພະລັງງານສູງໄປຫາລະດັບພະລັງງານຕ່ຳ, ມັນຈະປ່ອຍໂຟຕອນຂອງພະລັງງານທີ່ສອດຄ້ອງກັນ (ເອີ້ນວ່າ ລັງສີທີ່ເກີດຂຶ້ນເອງ). ໃນທຳນອງດຽວກັນ, ເມື່ອໂຟຕອນເກີດຂຶ້ນໃນລະບົບລະດັບພະລັງງານ ແລະຖືກດູດຊຶມໂດຍມັນ, ມັນຈະເຮັດໃຫ້ອະຕອມປ່ຽນຈາກລະດັບພະລັງງານຕ່ຳໄປຫາລະດັບພະລັງງານສູງ (ເອີ້ນວ່າ ການດູດຊຶມແບບກະຕຸ້ນ); ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ບາງອະຕອມທີ່ປ່ຽນໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານສູງກວ່າຈະປ່ຽນໄປສູ່ລະດັບພະລັງງານຕ່ຳ ແລະປ່ອຍໂຟຕອນອອກມາ (ເອີ້ນວ່າ ລັງສີທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ). ການເຄື່ອນໄຫວເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ໄດ້ເກີດຂຶ້ນຢ່າງໂດດດ່ຽວ, ແຕ່ມັກຈະເກີດຂຶ້ນພ້ອມໆກັນ. ເມື່ອພວກເຮົາສ້າງເງື່ອນໄຂ, ເຊັ່ນ: ການໃຊ້ຕົວກາງທີ່ເໝາະສົມ, ຕົວສະທ້ອນ, ສະໜາມໄຟຟ້າພາຍນອກທີ່ພຽງພໍ, ລັງສີທີ່ຖືກກະຕຸ້ນຈະຖືກຂະຫຍາຍອອກເພື່ອໃຫ້ຫຼາຍກວ່າການດູດຊຶມທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ຈະມີໂຟຕອນຖືກປ່ອຍອອກມາ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດແສງເລເຊີ.

ຂ. ການຈັດປະເພດ

ອີງຕາມຕົວກາງທີ່ຜະລິດເລເຊີ, ເລເຊີສາມາດແບ່ງອອກເປັນເລເຊີແຫຼວ, ເລເຊີແກັສ ແລະ ເລເຊີແຂງ. ປະຈຸບັນເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດແມ່ນເລເຊີແບບແຂງ.

ຄ. ການປະກອບ

ເລເຊີສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍສາມສ່ວນຄື: ລະບົບກະຕຸ້ນ, ວັດສະດຸເລເຊີ ແລະ ຕົວສະທ້ອນແສງທາງແສງ. ລະບົບກະຕຸ້ນແມ່ນອຸປະກອນທີ່ຜະລິດແສງສະຫວ່າງ, ພະລັງງານໄຟຟ້າ ຫຼື ພະລັງງານເຄມີ. ໃນປະຈຸບັນ, ວິທີການກະຕຸ້ນຫຼັກທີ່ໃຊ້ແມ່ນແສງສະຫວ່າງ, ໄຟຟ້າ ຫຼື ປະຕິກິລິຍາເຄມີ. ສານເລເຊີແມ່ນສານທີ່ສາມາດຜະລິດແສງສະຫວ່າງເລເຊີໄດ້, ເຊັ່ນ: ທັບທິມ, ແກ້ວເບຣິລລຽມ, ອາຍແກັສນີອອນ, ເຄິ່ງຕົວນຳ, ສີຍ້ອມອິນຊີ, ແລະອື່ນໆ. ບົດບາດຂອງການຄວບຄຸມການສະທ້ອນແສງທາງແສງແມ່ນເພື່ອເພີ່ມຄວາມສະຫວ່າງຂອງເລເຊີຜົນຜະລິດ, ປັບ ແລະ ເລືອກຄວາມຍາວຄື້ນ ແລະ ທິດທາງຂອງເລເຊີ.

ງ. ໃບສະໝັກ

ເລເຊີຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນການສື່ສານດ້ວຍເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ, ການສ່ອງແສງດ້ວຍເລເຊີ, ການຕັດດ້ວຍເລເຊີ, ອາວຸດເລເຊີ, ແຜ່ນເລເຊີ ແລະ ອື່ນໆ.

ປະຫວັດສາດ

ໃນປີ 1958, ນັກວິທະຍາສາດອາເມລິກາ Xiaoluo ແລະ Townes ໄດ້ຄົ້ນພົບປະກົດການທີ່ມະຫັດສະຈັນ: ເມື່ອພວກເຂົາເອົາແສງສະຫວ່າງທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກຫລອດໄຟພາຍໃນໃສ່ຜລຶກແກ້ວທີ່ຫາຍາກ, ໂມເລກຸນຂອງຜລຶກຈະປ່ອຍແສງສະຫວ່າງທີ່ສົດໃສ ແລະ ແຂງແຮງອອກມາສະເໝີ. ອີງຕາມປະກົດການນີ້, ພວກເຂົາໄດ້ສະເໜີ "ຫຼັກການເລເຊີ", ນັ້ນຄື, ເມື່ອສານຖືກກະຕຸ້ນດ້ວຍພະລັງງານດຽວກັນກັບຄວາມຖີ່ຂອງການສັ່ນສະເທືອນຕາມທຳມະຊາດຂອງໂມເລກຸນຂອງມັນ, ມັນຈະຜະລິດແສງສະຫວ່າງທີ່ແຂງແຮງນີ້ທີ່ບໍ່ແຕກແຍກ - ເລເຊີ. ພວກເຂົາໄດ້ພົບເຫັນເອກະສານທີ່ສຳຄັນສຳລັບເລື່ອງນີ້.

ຫຼັງຈາກການເຜີຍແຜ່ຜົນການຄົ້ນຄວ້າຂອງ Sciolo ແລະ Townes, ນັກວິທະຍາສາດຈາກຫຼາຍປະເທດໄດ້ສະເໜີໂຄງການທົດລອງຕ່າງໆ, ແຕ່ພວກເຂົາບໍ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດ. ໃນວັນທີ 15 ພຶດສະພາ 1960, Mayman, ນັກວິທະຍາສາດຢູ່ຫ້ອງທົດລອງ Hughes ໃນລັດ California, ໄດ້ປະກາດວ່າລາວໄດ້ຮັບເລເຊີທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນ 0.6943 ໄມຄຣອນ, ເຊິ່ງເປັນເລເຊີທໍາອິດທີ່ມະນຸດໄດ້ຮັບ, ແລະດັ່ງນັ້ນ Mayman ຈຶ່ງກາຍເປັນນັກວິທະຍາສາດຄົນທໍາອິດໃນໂລກທີ່ໄດ້ນໍາໃຊ້ເລເຊີເຂົ້າໃນພາກປະຕິບັດຕົວຈິງ.

ໃນວັນທີ 7 ກໍລະກົດ 1960, ທ່ານ Mayman ໄດ້ປະກາດການເກີດຂອງເລເຊີເຄື່ອງທຳອິດຂອງໂລກ. ແຜນການຂອງທ່ານ Mayman ແມ່ນການໃຊ້ທໍ່ແຟລດທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມສູງເພື່ອກະຕຸ້ນອະຕອມໂຄຣມຽມໃນຜລຶກສີແດງ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຜະລິດຖັນແສງສີແດງບາງໆທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງ, ເມື່ອມັນຖືກຍິງໃນຈຸດໃດໜຶ່ງ, ມັນສາມາດບັນລຸອຸນຫະພູມສູງກວ່າໜ້າຜິວຂອງດວງອາທິດ.

ນັກວິທະຍາສາດໂຊວຽດ H.G. Basov ໄດ້ປະດິດເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳໃນປີ 1960. ໂຄງສ້າງຂອງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳມັກຈະປະກອບດ້ວຍຊັ້ນ P, ຊັ້ນ N ແລະຊັ້ນທີ່ໃຊ້ງານເຊິ່ງປະກອບເປັນ heterojunction ສອງຊັ້ນ. ລັກສະນະຂອງມັນແມ່ນ: ຂະໜາດນ້ອຍ, ປະສິດທິພາບການເຊື່ອມຕໍ່ສູງ, ຄວາມໄວໃນການຕອບສະໜອງໄວ, ຄວາມຍາວຄື້ນ ແລະ ຂະໜາດທີ່ພໍດີກັບຂະໜາດຂອງເສັ້ນໄຍແສງ, ສາມາດປັບປ່ຽນໄດ້ໂດຍກົງ, ມີຄວາມສອດຄ່ອງກັນດີ.

ຫົກ, ບາງທິດທາງການນໍາໃຊ້ຫຼັກຂອງເລເຊີ

F. ການສື່ສານດ້ວຍເລເຊີ

ການໃຊ້ແສງເພື່ອສົ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນເປັນເລື່ອງທຳມະດາຫຼາຍໃນປະຈຸບັນ. ຕົວຢ່າງ, ເຮືອໃຊ້ໄຟເພື່ອສື່ສານ, ແລະໄຟຈະລາຈອນໃຊ້ສີແດງ, ສີເຫຼືອງ, ແລະສີຂຽວ. ແຕ່ວິທີການສົ່ງຂໍ້ມູນທັງໝົດເຫຼົ່ານີ້ໂດຍໃຊ້ແສງທຳມະດາສາມາດຈຳກັດໄດ້ພຽງແຕ່ໃນໄລຍະທາງສັ້ນໆເທົ່ານັ້ນ. ຖ້າທ່ານຕ້ອງການສົ່ງຂໍ້ມູນໂດຍກົງໄປຍັງສະຖານທີ່ຫ່າງໄກຜ່ານແສງ, ທ່ານບໍ່ສາມາດໃຊ້ແສງທຳມະດາໄດ້, ແຕ່ໃຊ້ພຽງແຕ່ເລເຊີເທົ່ານັ້ນ.

ດັ່ງນັ້ນ, ທ່ານຈະສົ່ງເລເຊີໄດ້ແນວໃດ? ພວກເຮົາຮູ້ວ່າໄຟຟ້າສາມາດນຳໄປໄດ້ຕາມສາຍທອງແດງ, ແຕ່ແສງສະຫວ່າງບໍ່ສາມາດນຳໄປໄດ້ຕາມສາຍໂລຫະທຳມະດາ. ດ້ວຍເຫດນີ້, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ພັດທະນາເສັ້ນໄຍທີ່ສາມາດສົ່ງແສງໄດ້, ເອີ້ນວ່າເສັ້ນໄຍແສງ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າເສັ້ນໄຍ. ເສັ້ນໄຍແສງແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸແກ້ວພິເສດ, ເສັ້ນຜ່າສູນກາງແມ່ນບາງກວ່າຜົມຂອງມະນຸດ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ 50 ຫາ 150 ໄມຄຣອນ, ແລະອ່ອນຫຼາຍ.

ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ແກນໃນຂອງເສັ້ນໄຍແມ່ນແກ້ວແສງທີ່ມີດັດຊະນີການຫັກເຫສູງ, ແລະຊັ້ນນອກແມ່ນເຮັດດ້ວຍແກ້ວ ຫຼື ພາດສະຕິກທີ່ມີດັດຊະນີການຫັກເຫຕ່ຳ. ໂຄງສ້າງດັ່ງກ່າວ, ໃນດ້ານໜຶ່ງ, ສາມາດເຮັດໃຫ້ແສງຫັກເຫໄປຕາມແກນໃນ, ຄືກັນກັບນ້ຳທີ່ໄຫຼໄປຂ້າງໜ້າໃນທໍ່ນ້ຳ, ໄຟຟ້າຖືກສົ່ງໄປຂ້າງໜ້າໃນສາຍ, ເຖິງແມ່ນວ່າການບິດ ແລະ ໝຸນຫຼາຍພັນຄັ້ງກໍ່ບໍ່ມີຜົນກະທົບ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ການເຄືອບທີ່ມີດັດຊະນີການຫັກເຫຕ່ຳສາມາດປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ແສງຮົ່ວໄຫຼອອກ, ຄືກັນກັບທໍ່ນ້ຳບໍ່ຊຶມ ແລະ ຊັ້ນສນວນຂອງສາຍບໍ່ນຳໄຟຟ້າ.

ຮູບລັກສະນະຂອງເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງຊ່ວຍແກ້ໄຂບັນຫາການສົ່ງແສງໄດ້, ແຕ່ມັນບໍ່ໄດ້ໝາຍຄວາມວ່າດ້ວຍມັນ, ແສງໃດໆກໍ່ສາມາດສົ່ງໄປໄດ້ໄກຫຼາຍ. ພຽງແຕ່ຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ສີທີ່ບໍລິສຸດ, ເລເຊີທີ່ມີທິດທາງດີ, ເປັນແຫຼ່ງແສງທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດໃນການສົ່ງຂໍ້ມູນ, ມັນເປັນການປ້ອນຂໍ້ມູນຈາກປາຍເສັ້ນໄຍດ້ານໜຶ່ງ, ເກືອບບໍ່ມີການສູນເສຍ ແລະ ສົ່ງອອກມາຈາກປາຍອີກດ້ານໜຶ່ງ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສື່ສານທາງແສງຈຶ່ງເປັນການສື່ສານດ້ວຍເລເຊີ, ເຊິ່ງມີຂໍ້ດີຄືຄວາມຈຸຂະໜາດໃຫຍ່, ຄຸນນະພາບສູງ, ແຫຼ່ງວັດສະດຸທີ່ກວ້າງຂວາງ, ຄວາມລັບທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ຄວາມທົນທານ, ແລະອື່ນໆ, ແລະ ໄດ້ຮັບການຍ້ອງຍໍຈາກນັກວິທະຍາສາດວ່າເປັນການປະຕິວັດໃນຂົງເຂດການສື່ສານ, ແລະ ເປັນໜຶ່ງໃນຜົນສຳເລັດທີ່ສະຫຼາດທີ່ສຸດໃນການປະຕິວັດເຕັກໂນໂລຢີ.