I historien om menneskelig teknologi kan fremkomsten af laserteknologi beskrives som en revolution i samspillet mellem lys og stof. Fra Einsteins forslag fra 1917 af teorien om stimuleret emission til udviklingen af den første Ruby Laser af Maiman i 1960, har denne teknologi trængt ind i hvert felt - inklusive industri, medicin, kommunikation og militær - inden for kun et halvt århundrede og er blevet en kernedivende kraft til moderne samfundsudvikling. Som en vartegneknologi inden for optoelektronikfeltet har lasere ikke kun omdefineret grænserne for "lette" applikationer, men demonstreret også et enormt potentiale til at skære - kantfelter som smart fremstilling, livsvidenskab og rumudforskning.
Essensen af lasere
Essensen af lasere er stimuleret emission af lysamplifikation (laser), baseret på Einsteins kvanteteori. Gennem den synergistiske interaktion mellem et aktivt medium (såsom gas eller krystaller), en pumpekilde (energiinjektion) og en optisk resonatorhulrum, opnås partikelantal inversion, amplificering af specifikke fotoner til dannelse af en meget sammenhængende (fase, frekvens og retningsbestemt konsistent), ekstremt monokromatisk (smalt spektrum), retningsmæssigt overlegen (lille divergence vinkel) og højt luminisk beam. Dette gør lasere til en kerne lyskilde til moderne teknologier som kommunikation, fremstilling og medicin. Lasers iboende karakter gør dem til den eneste lyskilde, der samtidig opfylder kravene til høj præcision, høj energi og høj kontrolbarhed. De leverer det fysiske fundament til applikationer såsom fiber - optisk kommunikation (optiske bærere), præcisionsproduktion (optiske knive), medicinsk kirurgi (ikke - invasiv behandling), kvante teknologi (enkelt - fotonkilder) og gravitationsbølgedetektion (interferometers), der fonde for at omdanne Landscape af moderne teknologi og industri.
Anvendelser af lasere i kommunikation
Kernefordelen ved laserteknologi ligger i sine "fire høje" egenskaber: høj retningsbestemmelse (bjælkeafvigelsesvinkel så lav som milliarcseconds), høj monokromatik (bølgelængde renhed op til 10^-6 nanometer), høj lysstyrke (hundreder af milliarder af gange lysere end sollys) og høj koherence (perfekt enhed af spatiel og temporal coheration). Disse egenskaber har givet anledning til tre vigtige teknologiske grene i feltet Optoelectronics.
Først information Optoelectronics: "Light - Speed Channel" til datastrømme. For det andet bio - optoelektronik: "lyset - baseret sonde" for livsvidenskab. For det tredje energioptoelektronik: "lyset - baseret klinge" til præcis kontrol. Nedenfor introducerer vi primært denne præcision - fremstillet "Let kniv."
Lasere, som energibærere, aktiverer materialebehandling med mikron - niveau præcision. I industriel fremstilling revolutionerede deres ikke - kontaktbehandling og minimal varme - zoner traditionelle mekaniske behandlingsmetoder. De opfylder også de højere præcisionskrav for nye materialer.
Fordele ved laserbehandling
Laseren "optisk kniv" omformer moderne industrielle fremstillingsparadigmer med sin høje præcision, effektivitet og tilpasningsevne:
- I behandlingen af ultra - hårde materialer
Lasere fokuserer højt - energi - densitetsbjælker (pletdiametre så små som 10 μm) til direkte at smelte eller fordampe materialer, hvilket muliggør ikke - kontaktbehandling og undgår revner eller deformation forårsaget af mekanisk stress.
- I ny materialebehandling
Når man beskæftiger sig med meget sprøde materialer, er traditionel mekanisk behandling tilbøjelig til at forårsage mikro - revner. Laserskæring opnår affald - fri skæring ved at kontrollere laserkrafttætheden (10⁴ - 10⁶ w/cm²) og scanningshastighed (20–80 mm/s), med huldiameternøjagtighed så højt som ± 2 um. Til laserbehandling af halvledermaterialer (såsom siliciumskiver) skaber femtosekundlasere et modificeret lag i skiven, kombineret med kemisk ætsning for at opnå affald - frit skære med et skåret tab så lavt som 5 um, hvilket understøtter miniaturisering af integrerede kredsløb.
