Yn hanes gwyddoniaeth a thechnoleg ddynol, gellir galw genedigaeth technoleg laser yn chwyldro yn y rhyngweithio rhwng golau a mater. O Einstein yn cynnig theori ymbelydredd ysgogol ym 1917 i Maiman ddatblygu'r laser rhuddem cyntaf ym 1960, treiddiodd y dechnoleg hon i feysydd amrywiol megis diwydiant, gofal meddygol, cyfathrebu a milwrol mewn dim ond hanner canrif, gan ddod yn rym gyrru craidd ar gyfer datblygiad cymdeithas fodern. Fel technoleg eiconig ym maes optoelectroneg, mae laserau nid yn unig yn ailddiffinio ffiniau cymhwysiad "golau", ond hefyd yn dangos potensial diderfyn mewn meysydd arloesol megis gweithgynhyrchu deallus, gwyddorau bywyd, ac archwilio'r gofod.
RHAN 01
Natur laser
Hanfod laser yw ymhelaethu ysgafn ar ymbelydredd ysgogol (LASER). Yn seiliedig ar ddamcaniaeth cwantwm Einstein, trwy effaith synergaidd cyfryngau actifedig (fel nwy, grisial), ffynhonnell pwmp (chwistrelliad ynni) a cheudod resonant optegol, mae rhif y gronynnau yn cael ei wrthdroi a'i chwyddo. Mae ffotonau sefydlog yn ffurfio trawst hynod gydlynol (cyfnod, amlder a chyfeiriad cyson), hynod monocromatig (sbectrwm cul), cyfeiriadedd rhagorol (ongl dargyfeiriad bach), a thrawst hynod o ddisglair, gan ddarparu cefnogaeth ffynhonnell golau craidd ar gyfer technoleg fodern megis cyfathrebu, gweithgynhyrchu, meddygol a meysydd eraill. Mae natur laser yn ei gwneud yn ffynhonnell golau yn unig a all fodloni gofynion manylder uchel, ynni uchel a rheolaeth uchel ar yr un pryd. Mae'n darparu'r sylfaen ffisegol ar gyfer cyfathrebu ffibr optegol (cludwr optegol), gweithgynhyrchu manwl (cyllell ysgafn), llawdriniaeth feddygol (triniaeth anfewnwthiol), technoleg cwantwm (ffynhonnell ffoton sengl) a chanfod tonnau disgyrchol (interferomedr), ac ati, gan newid y dechnoleg fodern a'r strwythur diwydiannol yn llwyr.
RHAN 02
Cymhwyso laser yn y maes cyfathrebu
Mae mantais graidd technoleg laser yn gorwedd yn ei nodweddion "pedwar uchel": cyfeiriadedd uchel (dim ond miliradiiaid yw ongl dargyfeiriad y trawst), monocromatigrwydd uchel (mae purdeb y donfedd yn cyrraedd 10 ^ -6 nanometr), disgleirdeb uchel (degau o biliynau o weithiau disgleirdeb golau'r haul), a chydlyniad uchel (undod perffaith cydlyniad gofodol a thymheredd). Mae'r nodweddion hyn wedi arwain at ymddangosiad tair cangen dechnegol fawr ym maes optoelectroneg.
Y cyntaf yw optoelectroneg gwybodaeth, y "sianel cyflymder golau" ar gyfer llifeiriant data, yr ail yw bio- optoelectroneg: "antena golau" gwyddorau bywyd, a'r trydydd yw optoelectroneg ynni: y "llafn golau" ar gyfer rheolaeth fanwl gywir. Isod, rydym yn cyflwyno'r manylder hwn yn bennaf-wedi'i wneud yn "gyllell ysgafn".
Fel cludwr ynni, gall laser gyflawni lefel micron prosesu deunydd manwl gywir. Mewn gweithgynhyrchu diwydiannol, mae'n gwyrdroi'r model prosesu mecanyddol traddodiadol gyda'i fanteision megis prosesu di-gyswllt a-parth yr effeithir arno gan wres bach. Ac mae'n fwy addasadwy i ofynion uwch deunyddiau newydd ar gyfer gweithgynhyrchu manwl gywir.
RHAN 03
Manteision prosesu laser
Mae "cyllell ysgafn" laser yn ail-lunio patrwm gweithgynhyrchu diwydiant modern gyda'i fanteision o gywirdeb uchel, effeithlonrwydd uchel ac addasrwydd uchel:
Wrth brosesu deunyddiau caled iawn, mae'r laser yn toddi neu'n anweddu'r deunydd yn uniongyrchol trwy ganolbwyntio trawst dwysedd ynni uchel (gall diamedr sbot fod mor fach â 10 μm), gan gyflawni prosesu digyswllt ac osgoi craciau neu anffurfiad a achosir gan straen mecanyddol. Wrth brosesu deunyddiau newydd, wrth wynebu deunyddiau brau, gall prosesu mecanyddol traddodiadol achosi craciau micro yn hawdd. Gall torri â laser reoli'r dwysedd pŵer laser trwy reoli'r dwysedd pŵer laser (104 - 10 gradd W / cm²) a chyflymder sganio (20-80mm / s), gan gyflawni torri heb sglodion gyda chywirdeb agorfa o ± 2μm.
Ar gyfer prosesu deunyddiau lled-ddargludyddion â laser (fel wafferi silicon), defnyddir laser femtosecond i ffurfio haen wedi'i haddasu y tu mewn i'r wafer, ac mae'r ysgythriad cemegol bondio yn galluogi torri sglodion yn rhydd gyda cholled kerf mor isel â 5μm, gan gefnogi datblygiad miniaturization cylchedau integredig.
