Licht und Laser Laser waren eine der bedeutendsten wissenschaftlichen und technologischen Errungenschaften der 1960er Jahre. Es hat sich schnell entwickelt und ist in verschiedenen Bereichen wie Landesverteidigung, Produktion, Medizin und nichtelektrischer Messung weit verbreitet. Im Gegensatz zu gewöhnlichem Licht muss ein Laser von einem Laser erzeugt werden. Für die Arbeitssubstanz des Lasers befinden sich die meisten Atome unter normalen Bedingungen in einem stabilen niedrigen Energieniveau E1. Unter Einwirkung von externem Licht geeigneter Frequenz absorbieren die Atome im niedrigen Energieniveau die Photonenenergie und werden zum Übergang auf das hohe Energieniveau E2 angeregt. Die Photonenenergie E=E2-E1=hv, wobei h die Plancksche Konstante und v die Photonenfrequenz ist. Umgekehrt gehen Atome auf dem Energieniveau E2 unter der Induktion von Licht mit der Frequenz v auf ein niedrigeres Energieniveau über, um Energie freizusetzen und Licht zu emittieren, was als stimulierte Strahlung bezeichnet wird. Der Laser bringt zuerst die Atome der Arbeitssubstanz auf ein anormales hohes Energieniveau (d. h. die Besetzungsinversionsverteilung), wodurch der stimulierte Strahlungsprozess dominant werden kann, so dass das induzierte Licht der Frequenz v verstärkt wird und passieren kann parallele Spiegel Die Avalanche-Verstärkung dient zur Erzeugung starker stimulierter Strahlung, die als Laser bezeichnet wird.

Laser haben 3 wichtige Eigenschaften:

1. Hohe Richtwirkung (dh hohe Richtwirkung, kleiner Divergenzwinkel der Lichtgeschwindigkeit), der Ausdehnungsbereich des Laserstrahls beträgt nur wenige Zentimeter bis zu einigen Kilometern;

2. Hohe Monochromatizität, die Frequenzbreite des Lasers ist mehr als zehnmal kleiner als die von gewöhnlichem Licht;

3. Hohe Helligkeit, die maximale Temperatur von mehreren Millionen Grad kann durch die Verwendung von Laserstrahlkonvergenz erzeugt werden.

Laser können je nach Arbeitsstoff in 4 Typen eingeteilt werden:

1. Festkörperlaser: Seine Arbeitssubstanz ist fest. Üblicherweise verwendet werden Rubinlaser, Neodym-dotierte Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (dh YAG-Laser) und Neodym-Glaslaser. Sie sind in etwa gleich aufgebaut und zeichnen sich dadurch aus, dass sie klein, robust und leistungsstark sind. Neodym-Glaslaser sind derzeit die Geräte mit der höchsten Impulsausgangsleistung, die mehrere zehn Megawatt erreichen.

2. Gaslaser: Sein Arbeitsstoff ist Gas. Jetzt gibt es verschiedene Gasatom-, Ionen-, Metalldampf- und Gasmoleküllaser. Üblicherweise werden Kohlendioxidlaser, Helium-Neon-Laser und Kohlenmonoxidlaser verwendet, die wie gewöhnliche Entladungsröhren geformt sind und sich durch stabile Ausgangsleistung, gute Monochromatizität und lange Lebensdauer, aber mit geringer Leistung und niedrigem Umwandlungswirkungsgrad auszeichnen.

3. Flüssigkeitslaser: Es kann in Chelatlaser, anorganische Flüssigkeitslaser und organische Farbstofflaser unterteilt werden, von denen der wichtigste der organische Farbstofflaser ist. Sein größtes Merkmal ist, dass die Wellenlänge stufenlos einstellbar ist.

4. Halbleiterlaser: Es ist ein relativ junger Laser, und der ausgereiftere ist der GaAs-Laser. Es zeichnet sich durch hohe Effizienz, geringe Größe, geringes Gewicht und einfache Struktur aus und eignet sich für den Transport auf Flugzeugen, Kriegsschiffen, Panzern und Infanterie. Kann zu Entfernungsmessern und Visieren verarbeitet werden. Die Ausgangsleistung ist jedoch gering, die Direktionalität ist schlecht und wird stark von der Umgebungstemperatur beeinflusst.

Anwendungen von Lasersensoren

Durch die Verwendung der Eigenschaften hoher Richtwirkung, hoher Monochromatizität und hoher Helligkeit des Lasers kann eine berührungslose Messung über große Entfernungen realisiert werden. Lasersensoren werden häufig zur Messung physikalischer Größen wie Länge, Abstand, Vibration, Geschwindigkeit und Orientierung sowie zur Fehlererkennung und Überwachung atmosphärischer Schadstoffe eingesetzt.

Laserlängenmessung:

Die präzise Längenmessung ist eine der Schlüsseltechnologien in der Präzisionsmaschinenbauindustrie und der optischen Verarbeitungsindustrie. Die moderne Längenmessung wird meist unter Ausnutzung des Interferenzphänomens von Lichtwellen durchgeführt, und ihre Genauigkeit hängt hauptsächlich von der Monochromatizität des Lichts ab. Laser ist die ideale Lichtquelle, die 100.000-mal reiner ist als die beste monochromatische Lichtquelle (Krypton-86-Lampe) in der Vergangenheit. Daher ist der Längenmessbereich des Lasers groß und die Genauigkeit hoch. Gemäß dem optischen Prinzip ist die Beziehung zwischen der maximal messbaren Länge L von monochromatischem Licht, der Wellenlänge λ und der Spektrallinienbreite δ L = λ/δ. Die maximale Länge, die mit einer Krypton-86-Lampe gemessen werden kann, beträgt 38,5 cm. Bei längeren Objekten muss abschnittsweise gemessen werden, was die Genauigkeit verringert. Wenn ein Helium-Neon-Gaslaser verwendet wird, kann er bis zu zehn Kilometer messen. Messen Sie die Länge im Allgemeinen innerhalb weniger Meter, und ihre Genauigkeit kann 0,1 Mikrometer erreichen.

Laserentfernung:

Das Prinzip ist das gleiche wie beim Funkradar. Nachdem der Laser auf das Ziel gerichtet und gestartet wurde, wird seine Umlaufzeit gemessen und dann mit der Lichtgeschwindigkeit multipliziert, um die Umlaufzeit zu erhalten. Da der Laser die Vorteile einer hohen Richtwirkung hat, hoch