Lazerių technologija: taikymas, naudojimas ir komunikacijos apdorojimas
Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie lazerių technologijos taikymą, naudojimą ir komunikacijos apdorojimą!
Lazeris yra šviesos stiprinimo spinduliavimo spinduliuotės akronimas. Nors pagrindinė technologija buvo sukurta 1960 m., Lazeris nuo to laiko buvo labai išplėtotas. Iš pradžių lazeriai naudojo rubino kristalus ir nebuvo labai galingi; laikui bėgant buvo sukurta daug rūšių lazerių su skirtingomis medžiagomis, gaminančiomis lazerio šviesą.
Image Courtesy: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Military_laser_experiment.jpg/1024px-Military_laser_experiment.jpg
Tačiau, nepriklausomai nuo to, ar jie yra rubino lazeriai, dujų lazeriai, skystieji lazeriai ar puslaidininkiniai lazeriai, pagrindinis principas yra tas pats: stimuliuojama emisija, dėl kurios fotonas susiduria su atomu sužadintoje būsenoje ir verčia jį skleisti kitą to paties dažnio fotoną ta pačia kryptimi.
Šie du fotonai išstumia daugiau fotonų ir skatina emisiją. Puslaidininkiai, kurie yra naujų lazerių esmė, leido tokius įtaisus kaip CD-ROM. Ankstesni diodų lazeriai generavo šviesą siųsdami srovę per galio arsenidą.
Neseniai mokslininkai sugalvojo lazerius, kurie naudoja galio arsenidą su labai plonais aliuminio galio arsenido sluoksniais ir sukuria sluoksnį, vadinamą kvantiniu. Šiame regione elektronai yra glaudžiai supakuoti taip, kad prietaisas šviesai spinduliuotų mažiau energijos.
„Kvantinių šulinių“ lazeriai yra labai efektyvūs elektros energijos konvertuojant į šviesą, taip generuojant mažiau šilumos. Tai, savo ruožtu, leidžia naudoti baterijas. Ryšių sistemose jie gali dvigubai padidinti tolimųjų telefono skambučių, kuriuos galima pristatyti vienu optiniu pluoštu, skaičių.
Lazerinė šviesa yra monochromatinė, pvz. jis yra labai nuoseklus, ty šviesa iš lazerio yra labai kryptinga; ir jis gali būti perduodamas dideliais atstumais be sklaidos. Didelis lazerio ryškumas yra erdvinės darnos pasekmė.
Lazerio šviesos intensyvumas, kai fokusavimas yra labai didelis, ir medžiagos atsakas tampa netiesinis. Lazeriai gamina trumpus šviesos impulsus ir galima gauti nanosec impulsus iš kelių lazerių. Įjungus režimą, impulsų plotis gali būti trumpesnis - iki kelių šimtų femtosekų (1 femtosec = 10-15 sekundžių).
Programos:
Dėl savo unikalių savybių lazeriai yra pritaikomi įvairiose srityse. Čia aptariami kai kurie svarbūs lazerių taikymai.
Pagrindiniai mokslai:
Spektroskopijos srityje revoliuciją atliko lazeriai dėl intensyvios ir siauros linijos pločio spinduliuotės. Matuojant absorbcijos spektrą, jie yra naudingi nustatant silpnas absorbcijos linijas. Yra keletas būdų, kaip aptikti silpnus absorbcijos spektrus, tokius kaip optoakustinė spektroskopija, multifotonų jonizacijos spektroskopija ir kt.
Taip pat yra netiesinių spektroskopinių metodų, pavyzdžiui, dviejų fotonų absorbcijos spektroskopija. Lazeris sumažino laiką, reikalingą Raman spektro įrašymui nuo valandų iki minutės. Plačiausiai naudojamas lazeris yra argono jonų lazeris Raman spektroskopijai.
Chemijoje lazeriai naudojami kaip diagnostikos priemonė ir kaip priemonė cheminėms reakcijoms sukelti. Jis taip pat padeda atskirti elemento izotopus. Lazeriai, paprastai naudojami chemijos reikmėms, yra dažų lazeriai, eksimeriniai lazeriai, CO 2 lazeriai ir Nd: YAG lazeriai.
Industrija:
Lazeriai taip pat randa didelį pritaikomumą pramonėje. Šiuo metu lazeriai dažniausiai naudojami geodezijai, medžiagų apdorojimui, pvz., Suvirinimui, pjaustymui, stiklinimui, lydymui, apmušalams, neardomiesiems bandymams ir pan. Jis naudojamas statiniams, tokiems kaip tiltai, dideli pastatai, tuneliai, vamzdžiai, kasyklos ir kt. .
Lazeriai visiškai pakeitė tradicines gręžimo technologijas, kad būtų galima gręžti deimantus, gaminti lanko piešimo štampus, brangakmenius, turbinų mentes iš reaktyvinių variklių; jie plačiai naudojami metalo, keramikos, plastiko, kartono, audinio ir kt.
Saulės elementų lazerinis atšildymas pagerina jų efektyvumą. Lazeriai gali būti naudojami rašyti tiesiai ant silicio plokštelių, kurių modeliai reikalingi integriniams grandynams gaminti.
Lazeriai plačiai naudojami ženklinimui ant plastiko, metalo gaminių ir pan. Lazeriniai skaitytuvai naudojami skaitymams, naudojamiems parduotuvėse, brūkšninių kodų skaitymui, dirbtuvių tikslumo komponentų tikrinimui, prekių vagonų identifikavimui judančiame traukinyje ir teksto bei kitų dokumentų skaitymui . Lazeriniai spausdintuvai yra greiti ir aukštos kokybės. Lazeriai naudojami paviršių terminiam apdorojimui.
Gynyba:
Modemuose karo lazeriai puikiai tinka ginklų sistemoms, skirtoms surasti tankus ir artilerijos ginklus, tiksliai matuojant taikinių diapazoną, taip suteikiant pirmojo paspaudimo galimybes.
„Ye-Ne“ lazeris padeda imituoti šautuvų šaudymą, mokydamas karius, ir taip pat pagerina šautuvus.
Atominė energija:
Lazerinis izotopų atskyrimas yra ekonomiškiausias natūralaus urano sodrinimo būdas.
Lazeriai taip pat atlieka svarbų vaidmenį ieškant perspektyvaus branduolių sintezės energijos gaudymo būdo.
Vaistai:
Lazeriai naudojasi beveik visose medicinos srityse. Labai stiprios galios lazerio spinduliai yra tinkami pjauti audinius ir todėl yra puikus chirurginis įrankis, galintis pakeisti tradicinį skalpelį. Privalumai yra tai, kad lazerių naudojimas: (i) užkerta kelią kraujavimui, (ii) mažina infekcijos galimybę, ir (iii) mažiau pažeidžia artimiausias ląsteles.
Lazeriai yra reguliariai naudojami atsišakavusios tinklainės prijungimui prie choroido. Kitos sunkios gydomos akių ligos yra diabetinė rehonoputija, geltonosios dėmės degeneracija ir kraujavimas. Šių ligų gydymui naudojamas argono arba kriptono jonų lazeris.
Glaukoma yra akies liga, kurioje padidėja akies obuolio viduje esantis slėgis, dėl kurio gali būti pažeista tinklainė ir galiausiai atsiranda aklumas. Norint įveikti šį spaudimą ir išgelbėti regėjimą, akyje sėjama maža skylė su Nd: YAG lazeriu. Lazeriai taip pat naudojami objektyvo formai ištaisyti, pvz., Trumparegystė, taikant procedūrą, vadinamą radialine keratotomija.
Lazerinės chirurgijos tikslumas buvo pagrindinis privalumas delikalioms operacijoms, tokioms kaip širdies aplinkkelio operacija ir neurochirurginė intervencija. Naudojant optinio pluošto endoskopą su lazeriu, dabar galima išvengti kraujavimo opos, nepaliekant jokių kūno angų.
Kitas pavyzdys yra arterijų, kurios kraujagysles į širdį, blokavimas, būklė, sukelianti miokardo infarktą. Iki šiol ištaisyta priemonė buvo užblokuoti užblokuotą arteriją su viena, paimta iš kitos kūno dalies - procedūra, žinoma kaip šuntavimo operacija.
Foto spindulinė terapija naudojama vėžio gydymui. Hematoporfirino darinys (Hpd), dažiklis, pasižymi tuo, kad jis selektyviai atakuoja vėžines ląsteles. Kai spinduliuojama aukso garų lazerio intensyvi lazerio spinduliuotė, Hpd molekulė suskaido, atleisdama vienarūšį deguonį, kuris naikina vėžines ląsteles ir audinius.
Lazeriai efektyviai naudojami gydant tulžies pūslę ir inkstų akmenį.
Duomenų perdavimas, apdorojimas ir saugojimas:
Pagrindinis visos šviesos komunikacijos linijos trūkumas buvo jų jautrumas oro sąlygoms. 1974 m. „Corning“ gamino mažo nuostolio optinius pluoštus iš aukštos kokybės medžiagų. Dabar pasiekta didelė pažanga tiek optinių skaidulų, tiek puslaidininkinių lazerių technologijų srityje.
Be duomenų perdavimo, optinės informacijos apdorojimas ir optiniai kompiuteriai yra susiję. Optinis informacijos apdorojimas naudojamas pirštų atspaudų atpažinimui, palydovų ir didelių plaukiojančių orlaivių fotografavimui ir pan. Optiniai kompiuteriai, pagrįsti optiniu bistabiliu įrenginiu, suteikia daugybę skaičiavimo spartos ir lygiagrečios kompiuterijos galimybių.
Duomenų saugojimas yra kita sritis, kurioje galima naudoti didesnį saugojimo tankį naudojant optinius metodus. Laikmena paprastai yra plona metalo plėvelė, kurios optinė savybė, pvz., Atspindėjimas, yra modifikuota, kai apšviesta galingu „WRITE“ lazeriu. Mažesnės galios „READ“ (skaityti) lazeris nuskaito optinės savybės pasikeitimą kaip reikalaujamą informaciją.
Vienam bitui įrašyti užtrunka mažiau nei vienas kvadratinis mikronas. Lazeriniai vaizdo diskai (LVD) plačiai naudojami kaip pramogų šaltinis. Nors lazerinis optinis duomenų saugojimo diskas turi didelę talpą per magnetinį diską, tačiau iš optinių duomenų disko parašytos informacijos neįmanoma ištrinti.
Kompaktiniame diske (CD) lazerio šviesa naudojama skaityti vietoj adatos, todėl griovelius galima padaryti minutėmis (net dešimt milijonų metrų). Išskirtinis ištikimumas pasiekiamas, nes saugomos informacijos kiekis gali būti labai didelis. Puslaidininkinis lazeris nuskaito kompaktinį diską, atsukdamas šviesą iš disko ir jį apdorodamas elektroniniu būdu.
CD-ROM diskai leidžia saugoti net enciklopedijas vienuose diskuose. Tradiciniai kompiuterio atminties įrenginiai veikia magnetinio įrašymo ir duomenų skaitymo pagrindu, tačiau optiniai diskai turi didesnio saugojimo ilgaamžiškumą ir greitesnį priėjimą prie duomenų paieškos.
Indijos lazerinė technologija:
Lazerio svarbą Indijos mokslo bendruomenė gerai pripažino įvairiose institucijose jau šešiasdešimtojo dešimtmečio viduryje. 1964 m. Bhabha Atominių tyrimų centre (BARC) buvo pagamintas pirmasis galio arsenido puslaidininkinis lazeris. Šis lazeris buvo naudojamas 1965–1966 m., Kad būtų sukurtas optinis ryšio ryšys tarp BARC ir Tata fundamentinių tyrimų instituto (TIFR).
Laboratorija, turinti didžiausią pastangas plėtoti lazerinę technologiją Indijoje, yra BARC. BARC sukūrė 50 MW lazerį Ramano spektroskopijai. Jis taip pat dirbo įvairių C0 2 lazerių kūrimui. BARC taip pat sukūrė kietojo kūno lazerius, būtent Nd: YAG, rubino lazerius, Na stiklo lazerius.
Pažangių technologijų centras (CAT) suplanavo platų lazerių kūrimo ir inžinerijos programą. Ji taip pat pasiūlė atlikti ribotą lazerinių ir lazerinių prietaisų gamybą. CAT pradėjo gaminti 10W CVL.
Gynybos tyrimų ir plėtros organizacija (DRDO) sukūrė lazerio diapazono ieškiklius rezervuarams, naudojantiems perjungtą „Nd: glass“ lazerį. DRDO kuria lazerinę medžiagą ir puslaidininkinius lazerius. Jis turi puikias galimybes kristalams auginti keliais būdais ir sėkmingai augo kristalai Nd: YAG kristalai ir Ca.
Lazerių kūrimo srityje veikia įvairios IIT, taip pat Nacionalinė fizinė laboratorija (NPL) ir Indijos mokslo institutas.
Indijos mokslinių tyrimų bazė yra gera, tačiau lazerio tyrimai iki šiol nebuvo tinkamai panaudoti technologiniams ir komerciniams pranašumams. Buvo padaryta tam tikrų pastangų, kad padėtis būtų ištaisyta rengiant Nacionalinę lazerinę programą, bendrą Mokslo ir technologijų departamento, Atominės energetikos departamento (DAE) ir Elektronikos departamento strategiją nuo Aštuntojo plano.
Nacionalinė lazerinė programa buvo skirta vietinių lazerių ir lazerinės įrangos kūrimui daug mažesnėmis sąnaudomis, kurios pakeis lazerinės įrangos, lazerinius kristalus ir su jais susijusią įrangą. „Anna“ universiteto „Crystal Growth Center“, Chennai, buvo pasirinktas gaminti lazerinius kristalus.
Centrinė mokslo instrumentų organizacija (CSIO), kuri dirba su holografine technologija, sukūrė įvairias hologramas įvairioms reikmėms.
Holografinė technologija - tai trimatis vaizdas, kuris yra puikus originalo pakaitalas. Skirtingai nuo įprastinės fotografijos, holograma, sukurta naudojant lazerio šviesą, yra ištikimas ir pilnas originalo objekto trijų matmenų įrašas.
Atrodo, kad tai paprastas stiklo gabalas, bet kai šviesa įjungiama, vaizdą atvaizduoja tiksli kopija. Galimi šios technologijos naudos gavėjai yra juvelyrai, kurjerių gamintojai, muziejai, saugumo ir reklamos agentūros. Juvelyrai neprivalo pavogti vagysčių, rodydami originalų ornamentą savo parduotuvių languose. Jie gali juos pakeisti hologramomis.
