Kindral

Lasertehnika ajalugu ja see, mida see täna suudab

Lasertehnika ajalugu ja see, mida see täna suudab


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

The laser või on valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse kaudu, et anda sellele täielik nimi, pärast selle arengut 1960. aastatel palju edasi liikunud. Täna lasertehnoloogia on meie tänapäevases maailmas üldlevinud, rakendades meditsiinilisi, telekommunikatsiooni- ja isegi relvasüsteeme.

Järgmises artiklis teeme väga kiire ülevaate põhisündmustest, mis viisid laseri väljatöötamiseni, ja vaatame mõnda tulevikku arenduses, rakendustes laserid.

Järgnevalt on loetletud lasertehnoloogia põneva ja põneva arengu valitud verstapostid. See loetelu pole kaugeltki täielik ja on kronoloogilises järjekorras.

1. Max Planck lööb kõik ära

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus:Max Planck, aastal 1900, järeldas energia ja kiirgussageduse vahelise seose. Esimesena postuleeris ta, et energiat saab eraldada või neelata diskreetsete tükkide või kvantidena.

See oli füüsikas veelahe.

Avastamise / arendamise aasta: 1900

Insener või teadlased projekti taga: Max Planck

Verstaposti kirjeldus: Ehkki Plancki teooria oli omaette murranguline, oli sellel üks väga oluline mõju. Plancki arusaam inspireeriks meie ajastu mõjukamaid teadlasi - Albert Einsteini.

Einstein toetuks Plancki teooriale, et avaldada oma fotoelektrilise efekti käsitlev dokument. Ta pakkus välja, et valgus väljastab energiat ka tükkidena ehk diskreetsetes kvantosakestes, mida nimetatakse footoniteks.

Laserite väljatöötamiseks oli pandud alus.

2. Einsteini stimuleeritud valguse kiirguse kontseptsioon ja teooria

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus:Einsteini teooria sillutaks teed esimeste praktiliste laserite väljatöötamisele.

Avastamise / arendamise aasta: 1916-1917

Insener või teadlased projekti taga:Albert Einstein

Verstaposti kirjeldus: Albert esitas teooria valguse kiirguse stimuleerimise kohta tagasiteel 1917. Oma dokumendisZur Quantentheorie der Strahlung (Kiirguse kvantteooriast) salvestas ta oma mõtted sellel teemal.

Ta kasutas Plancki kiirgusseadust, et kirjeldada tõenäosustegureid (Einsteini koefitsiente) EM-kiirguse, sealhulgas valguse neeldumiseks ning spontaanseks ja stimuleeritud kiirgamiseks.

Tema teooria pakkus välja, et elektrone saaks stimuleerida kindla lainepikkusega valguse kiirgamiseks. Sellest saaks kõigi tänapäeval kasutatavate laserite aluspõhimõte. Kuluks veel umbes 40 aastat, enne kui teadlased suutsid tema õigust tõestada.

3. Holograafia leiutamine

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: Holograafia uurimine oli seiskunud kuni laserite väljatöötamiseni 1960. aastatel. See stimuleeriks osaliselt mõlema tehnoloogia arengut pärast seda.

Holograafia on ainulaadse fotokujutise valmistamise viis ilma objektiivi kasutamata. Hologrammid koosnevad reast äratundmatutest triipudest ja keeristest, mis ühtse valgusallikaga nagu laser valgustades muutuvad algse pildi / objekti 3D-kujutiseks.

Avastamise / arendamise aasta:1948

Insener või teadlased projekti taga:Dennis Gabor

Verstaposti kirjeldus:Ungaris sündinud teadlane Dennis Gabor sai aastal leiutise eest Nobeli füüsikapreemia 1971. Ta üritas elektronmikroskoopide eraldusvõimet parandada, tehes elektronkiirt kasutades hologramme ja uurides seda siis sidusa valgusega.

Avastamise ajal oli sellel kuni laserite väljatöötamiseni 1960ndatel praktilist kasutamist vähe, kui üldse. See tooks äkki kaasa plahvatuse hologrammide kasutamisel Ameerika Ühendriikides.

Täna on see plahvatus toonud tohutu tööstuse, mis hõlmab HUD-sid. muuseumiekraanid, VR, meditsiinilised rakendused ja päikesepaneelide efektiivsus.

4. MASER-i tõus (stimuleeritud kiirguse mikrolainevõimendus)

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: Mikrolainete võimendamine stimuleeritud kiirguse ehk MASER abil oli esimene praktiline demonstratsioon Einsteini põhimõtetest ja kasutas mikrolainekiirgust (laseri valguse asemel).

Avastamise / arendamise aasta: 1954

Insener või teadlased projekti taga:Charles Hard Townes, Arthur Schawlow, James P. Gordon, Herbert J. Zeiger

Verstaposti kirjeldus:MASER on seadmed, mis tekitavad ja võimendavad EM-kiirgust EM-spektri mikrolaineahjus.

Sisse 1954 Townes ja tema uurimistöökaaslased said Columbia ülikoolis demonstreerida esimest MASER-i. Nende Ammoniaki MASER jääks ajalukku esimese seadmena, mis näitaks Einsteini ennustust 1917.

See saavutaks edukalt EM-kiirguse esimese amplifikatsiooni ja genereerimise stimuleeritud emissiooni kaudu. MASER kiirgab lainepikkusel veidi rohkem kui 1 cm ja genereerib ligikaudu 10 nW võimsus.

Sisse Märts 1959Townes ja Schawlow pälvisid leiutise patendi.

MASER-tehnoloogiat kasutatakse edasi raadiosignaalide võimendamiseks ja ülitundliku detektorina.

5. Pumpamismeetodi väljatöötamine

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: Kaasaegsed laserid sõltuvad valgusallikate stimuleerimiseks ja võimendamiseks suuresti pumpamismeetodist.

Esmakordselt töötas selle välja Nikolai Basov aastal 1955 Moskvas P. N. Lebedevi füüsikalises instituudis. Püüdes leida viise elektronide viimiseks aatomite ümber suurema energiaga olekutesse ja uurides ostsillaatoreid, komistas ta negatiivse neeldumise mõistele, mida tavaliselt nimetatakse pumpamismeetodiks.

See hõlmab energia ülekandmist välisest allikast võimenduskeskkonda lasersõlmes.

Avastamise / arendamise aasta:1955

Insener või teadlased projekti taga: Nikolai G. Basov

Verstaposti kirjeldus: Basovi leiutis pakuks vahendid pideva laserkiire püsimiseks. See pakkus vahendit laserikeskkonna vajaliku populatsiooni inversiooni säilitamiseks, pumbates elektrone footonite vabastamiseks vajalikule metastabiilsele olekule.

Nikolai ja Charles H. Townes autasustati ühiselt 1964 Nobeli preemiafüüsika jaoks ühise töö eest MASERi väljatöötamisel.

6. Termin Laser on välja mõeldud

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus:Columbia ülikooli kraadiõppe üliõpilane Gordon Gould kirjutab oma märkmikusse esimese mõiste laser registreeritud kasutamise. Ta pani kirja ka oma ideed ühe tegeliku ehitamise kohta ja tal on ettenägelikkust, et see Bronxis asuvas kohalikus kaupluses notariaalselt kinnitada.

Mitte kaua pärast seda, kui ta lahkub ülikoolist, et liituda erauuringute ettevõttega TRG (Technical Research Group).

Avastamise / arendamise aasta:1957

Insener või teadlased projekti taga: Gordon Gould

Verstaposti kirjeldus:Gordoni märkmik oleks esimene kord, kui akronüümi Laser kasutati, kuid märkis selle ehitamiseks ka mõned põhitõed. See märkmik muutuks 30-aastase kohtulahingu fookuseks tehnoloogia patendiõiguste eest.

Gould arutas oma ideid füüsiku Charles Townesiga, kes soovitas tal oma mõtted üles kirjutada ja need notariaalselt kinnitada, mida ta ka tegi. Gouldile tundus, et enne patendi taotlemist peaks tal olema toimiv mudel ning Townes ja füüsik Arthur Schawlow, kes olid samasuguse taotluse esitanud, peksid seda, mis tähendab, et tema lõplik taotlus lükati tagasi.

Townes ja Schawlow said USA patendinumbrir 2 929 922 märtsis 1960 samal ajal kui nad töötasid Bell Labsis oma "Optical MASER" juures. Aastal võitis Gould lõpuks oma juhtumi 1977 esimese laseri patendi saamiseks.

7. Esimene praktiline laser on patenteeritud

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: See oli esimene tervikliku laserseadme edukas kokkupanek. See oleks esimene paljudest teistest tulemas.

Californias Malibus asuva Hughesi uurimislaborite füüsik Theodore ehitas esimese laseri, kasutades selleks valmistatud rubiinsilindrit. 1 cm läbimõõduga ja 2 cm pikk. Mõlemad otsad olid kaetud hõbedaga, et muuta need peegeldavaks ja aidata neil olla Fabry-Peroti resonaatorina.

Tema seade kasutas laseri pumbaallika jaoks fotolampe.

Avastamise / arendamise aasta:1960

Insener või teadlased projekti taga:Theodore H. Maiman

Verstaposti kirjeldus: Pärast mõnda aega mereväes teenimist sai Theodore B.Sc. Insenerifüüsika erialal Colorado ülikoolist ning omandas hiljem magistrikraadi. elektrotehnika alal ja doktorikraad füüsikas Stanfordi ülikoolist.

Ta jätkaks tööd Hughesi aatomifüüsika osakonnas Californias selle rubiin MASER projekti juhina. Pärast selle edukalt lõpule viimist suvel 1959 pööras ta tähelepanu laseri väljatöötamisele.

Pärast edukalt töötava laseri ehitamist lasid ta oma saavutused avaldada ajakirjas Nature 1960 ning asutas korporatsiooni Korad, et arendada ja ehitada suure võimsusega laserseadmeid.

Sellest ettevõttest saab turuliider ja 1969. aastal tarniti nende seadmeid Kuu lasersageduse seadmetena.

8. Välja on töötatud esimene pideva kiirega laser

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus:Heelium-neoon (He-Ne) laser oli esimene laser, mis tekitas pideva valgusvihu 1,15 um.

See laser leiaks palju rakendusi telekommunikatsioonis, Interneti-andmeedastuses, holograafias, vöötkoodiskannerites, meditsiiniseadmetes ja palju muud.

Avastamise / arendamise aasta: 1960

Insener või teadlased projekti taga:Ali Javan, William Bennett Junior ja Donald Herriott

Verstaposti kirjeldus:Bell Laboratoriesis töötades veetsid ta koos kolleegide William Benneti ja Donald Herriottiga kaks aastat uue laservormi - Ne-He - väljatöötamist.

"Esimene laser, Ted Maimani rubiinlaser, kasutas optilist pumpamist, et luua püsivuse saavutamiseks vajalik populatsiooni inversioon," doktor Irving Herman. õpilane Javani käe all selgitaks hiljem.

„Sel ajal oli see keeruline ja see ei kehti kõigi süsteemide puhul. Javan suutis näha, kuidas selektiivse, resonantsse energiaülekande abil saab gaaslahenduses tekitada populatsiooni inversiooni. See oli tema esimese gaaslaseri He-Ne laseri leiutamise võti, mis oli ka esimene pideva lainega laser. "

9. Lasereid kasutatakse esmakordselt meditsiiniliseks raviks

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus:See oli esimene kord, kui inimpatsiendi raviks kasutati lasertehnoloogiat. See sillutaks teed plahvatusele tulevases lasertehnoloogias, mida kasutatakse kirurgias ja ravis.

Avastamise / arendamise aasta:1961

Insener või teadlased projekti taga: Dr Charles J. Campbell ja Charles J. Koester

Verstaposti kirjeldus:Dr Campbell Columbia-Presbyterian Medical Center oftalmoloogia instituudist ja Charles J. Koester American Optical Co-st Columbia-Presbyterian Hospitalis Manhattanil.

Ravi käigus kasutati võrkkesta kasvaja hävitamiseks Ameerika optilist rubiinlaserit. See kasvaja, angioma, hävitati ühe pulsi abil, mis kestis tuhandik sekundit.

Protseduur oli uskumatult kiire ja patsiendile tunduvalt mugavam (võrreldes tavapärase raviga 1000 vatti Omaaegsed ksenoonkaarlambid).

Järgnevatel aastatel kasutati rubiinlaserit erinevates meditsiinilistes ravides.

10. Sündinud on tahkis (pooljuhisissepritsega) laser

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: Pooljuhtsissepritsega laser oli tol ajal lasertehnoloogia revolutsioon. Seda kasutatakse paljudes elektroonikaseadmetes ja sidesüsteemides tänapäevalgi.

Avastamise / arendamise aasta:1962

Insener või teadlased projekti taga: Robert Noel Hall

Verstaposti kirjeldus:Halli inspireeris 1960. aastate alguses Theodore H. Maimani uudis esimese laseri väljatöötamisest jt disaini lihtsustada ja stabiilsemaks muuta.

Ta otsustas proovida loobuda olemasolevatest „pumpamise“ mudelitest ja keskenduda tahkis-alternatiivile. Robert sai teada galliumarseniidi dioodide optilistest omadustest ja sellest, kuidas need suudavad kiirgada tohutul hulgal IR-kiirgust.

Ta märkas kohe selle potentsiaali ja hakkas arendama oma nüüdseks kuulsat tahkislaserit. Varem oli Robertil ja tema meeskonnal GE-s töötav mudel, mis vajas selle jahutamiseks vedelat lämmastikku ja see oli võimeline töötama ainult pulsirežiimis.

Hall jätkas GE-s töötamist kuni pensionile jäämiseni. Ta kogus kogu lugupeetud karjääri jooksul 43 patenti ja 81 väljaannet.

11. Süsinikdioksiidlaser on välja töötatud

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: Süsinikdioksiidlaser oli üks esimesi gaaslasereid, mis kunagi välja töötati ja on kasutusel tänapäevani. See on osutunud üheks kõige suurema võimsusega pideva lainega laseriks, mis praegu saadaval on.

Erinevalt teistest laseritest on need ka üsna tõhusad, kui väljundi ja pumba võimsuse suhe on kuni 20%. Need laserid toodavad IR-kiirte vahel 9,4 ja 10,6 mikromeetrit.

Avastamise / arendamise aasta:1964

Insener või teadlased projekti taga: Kumar Patel

Verstaposti kirjeldus: Aastal töötas Kumar välja süsinikdioksiidi laseri, töötades samal ajal Bell Labsis 1964. Seda tüüpi laser töötab, kasutades süsinikdioksiidi esmase võimenduskeskkonnana, mis võib sisaldada ka heeliumi, lämmastikku, vesinikku, vett ja ksenooni.

Seda tüüpi lasereid pumbatakse elektriliselt läbi gaaslahenduse.

Töö ajal ergastavad lämmastikumolekulid väljalaskega metastabiilsesse olekusse, kus nad viivad kokkupõrke ajal selle lisaenergia süsinikdioksiidi molekulidesse. Heelium kipub sisalduma gaasisegus, et tühistada madalam lasertase ja toimida termilise valamuna.

Teised koostisosad, nagu vesinik või veeaur, võivad aidata (eriti suletud toruga laseritel) süsinikmonooksiidi (moodustunud heites) süsinikdioksiidiks uuesti oksüdeerida.

Sellised laserid kipuvad tekitama a 10,6-mikromeeter lainepikkusega, kuid võib töötada vahemikus 9 ja 11 mikromeetrit. Samuti on neil suurem võimsuse teisendamise efektiivsus võrreldes teiste gaasilaseritega ja need võivad olla efektiivsemad kui lambipumbaga tahkis-laserid.

Need on siiski vähem efektiivsed kui dioodpumbaga laserid.

12. Esimene vaba elektronlaser Stanfordi ülikoolis

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: Vaba elektronlaser kasutab oma laserkeskkonnana väga kiireid elektrone, mis liiguvad läbi magnetstruktuuri. Selline laser on häälestatav ja sellel on kõige laiem sagedus kui mis tahes lasertehnoloogial.

Avastamise / arendamise aasta:1977

Insener või teadlased projekti taga: John Madley / Stanfordi ülikool

Verstaposti kirjeldus:Vaba elektronlaserid on võimelised genereerima lainepikkusi alates mikrolainetest kuni röntgenikiirteni. John Madley töötas esimest korda välja seda tüüpi laseri 1971 aastal Stanfordi ülikoolis Hans Motzi jt loomingu põhjal, kes arendasid Stanfordis aastal dullaatori välja 1953.

Seda tüüpi lasereid on mitmesuguseid rakendusi alates kristallograafiast ja rakubioloogiast kuni kirurgia, rasvade eemaldamiseni ja viimasel ajal on neid kasutatud raketitõrjega suunatud energiaga relvade väljatöötamiseks.

13. Lasertehnika tulevik: tahkes olekus soojusvõimsusega laserrelvad (SSHCL)

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus: Tahkekütte soojusvõimsuse laserid (SSHCL) on praegu väljatöötamisel Lawrence Livermore'i riiklikus laboris. Plaan on seda tehnoloogiat täiustada, et toota keskmise võimsusega väljundeid 100 kW või enama.

Seda tüüpi laser on dioodpumbaga tahkisseisund, mis on mõeldud potentsiaalsete sõjaväerelvade jaoks.

"Sellise süsteemi potentsiaalsed sõjalised rakendused hõlmavad lühimaarakettide, juhitavate rakettide, suurtükivägi ja mörtitule, mehitamata õhusõidukite ja isevalmistatud lõhkekehade või IED-de sihtimist ja hävitamist." - Lawrence Livermore'i riiklik labor.

Avastamise / arendamise aasta: Aastast 2001

Insener või teadlased projekti taga: Lawrence Livermore'i riiklik labor / USA Armee

Verstaposti kirjeldus:Sisse 2006, laboratoorium suutis saavutada 67 kilovatti võimsusmärgistust a 50% kasv eelmisel aastal saavutatud maailmarekordi saavutanud võimsustase. See saavutati viie keraamilise neodüümiga legeeritud ütriumalumiiniumist granaadiga laser-võimendusega plaatide abil.

Lõplik nägemus on elektriajamiga tahkislaser, mida saab paigaldada hübriid-elektrisõidukile.

14. Lasertehnika tulevik: kvantarvutusrakendused

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus:Laserid võivad olla vastuseks sellele, et muuta kvantarvutuste abil arvutid miljon korda kiiremaks kui praegu.

Laservalguse impulsse kasutades saab natuke sisse ja välja lülituda 1 kvadriljon korda sekundis.

Avastamise / arendamise aasta: 2017

Insener või teadlased projekti taga: Regensburgi ülikool, Saksamaa

Verstaposti kirjeldus:Hiljutised katsed on näidanud, et infrapuna-laserimpulsside kasutamine, mis lastakse kärgkujulisse volframi ja seleeni võrku, võib anda hämmastava arvutuskiiruse.

"Pikas perspektiivis näeme realistlikku võimalust võtta kasutusele kvantinfoseadmed, mis toimivad kiiremini kui valguslaine üksik võnkumine," ütles uuringu juhtiv autor Rupert Huber (Regensburgi ülikooli füüsikaprofessor) avalduses.

15. Lasertehnika tulevik: sulatamise inertsiaalne sulamine

Laseriuuenduse või verstaposti tähtsus:Suure võimsusega laserite kasutamine võib tulevikus muuta võimalikuks inertsiaalse sulandumise (ICF).

Avastamise / arendamise aasta: Aastast 1962

Insener või teadlased projekti taga: Riiklik süüteseade / Lawrence Livermore'i riiklik labor

Verstaposti kirjeldus:ICF on tuumasünteesiuuringute tüüp, mis üritab kütuseallika kuumutamise ja kokkusurumise teel käivitada termotuumasünteesi reaktsiooni. See on tavaliselt deuteeriumi ja triitiumi pellet.

Idee on graanul kokku suruda ja kuumutada, suunates energiat sihtmärgi välimisele kihile. Suurem osa selle kohta tehtud teadusuuringutest on seni kasutanud suure võimsusega lasereid.

Kuumutatud välimine kiht plahvatab siis väljapoole, tekitades reaktsioonijõu ülejäänud sihtmärgi vastu, kiirendades seda sissepoole, surudes sihtmärgi kokku. See protsess tekitab lööklaineid, mis liiguvad läbi sihtgraanuli sissepoole.

Kui neid laineid saab muuta piisavalt võimsaks, surub see keskuses olevat kütust veelgi kokku ja soojendab niivõrd, et tuumasüntees peaks olema saavutatav.


Vaata videot: Novoletni okraski - Plazemski razrez (Juuni 2022).


Kommentaarid:

  1. Gurn

    I think, that you are mistaken. Arutame seda. Kirjutage mulle PM -is, me räägime.

  2. Stamitos

    Sul on kindlasti õigus. Selles on midagi ja see on suurepärane mõte. See on valmis teid toetama.

  3. Phelot

    Just see, mida vajate. Huvitav teema, osalen. Ma tean, et koos saame õige vastuseni.

  4. Caith

    Sul on täiesti õigus. In there is something also I think it is the excellent idea.

  5. Dacian

    This very good thought, by the way, occurs right now

  6. Khatib

    Just see on vajalik. Huvitav teema, osalen.

  7. Otik

    Surely he is not right

  8. Ini-Herit

    As the specialist, I can render the help. Koos võime jõuda õige vastuseni.



Kirjutage sõnum