I historien til human vitenskap og teknologi kan fødselen av laserteknologi kalles en revolusjon i samspillet mellom lys og materie. Fra Einstein foreslo teorien om stimulert stråling i 1917 til Maiman utviklet den første rubinlaseren i 1960, trengte denne teknologien inn i ulike felt som industri, medisinsk behandling, kommunikasjon og militær på bare et halvt århundre, og ble den viktigste drivkraften for utviklingen av det moderne samfunnet. Som en ikonisk teknologi innen optoelektronikk, redefinerer lasere ikke bare applikasjonsgrensene for "lys", men viser også et ubegrenset potensial innen banebrytende-felter som intelligent produksjon, biovitenskap og romutforskning.
DEL 01
Laserens natur
Essensen av laser er lysforsterkning av stimulert stråling (LASER). Basert på Einsteins kvanteteori, gjennom den synergistiske effekten av aktiverte medier (som gass, krystall), pumpekilde (energiinjeksjon) og optisk resonanshulrom, blir partikkeltallet reversert og forsterket. Faste fotoner danner en svært koherent (fase-, frekvens- og retningskonsistent), ekstremt monokromatisk (smalt spektrum), utmerket retningsevne (liten divergensvinkel) og ekstremt lysstråle, og gir kjernelyskildestøtte for moderne teknologi som kommunikasjon, produksjon, medisinsk og andre felt. Laserens natur gjør den til den eneste lyskilden som kan oppfylle kravene til høy presisjon, høy energi og høy kontrollerbarhet på samme tid. Det gir det fysiske grunnlaget for optisk fiberkommunikasjon (optisk bærer), presisjonsproduksjon (lett kniv), medisinsk kirurgi (ikke-invasiv behandling), kvanteteknologi (enkelt fotonkilde) og gravitasjonsbølgedeteksjon (interferometer), etc., og endrer den moderne teknologien og industrielle strukturen fullstendig.
DEL 02
Bruk av laser i kommunikasjonsfeltet
Kjernefordelen med laserteknologi ligger i dens "fire høye" egenskaper: høy direktivitet (stråledivergensvinkelen er bare milliradianer), høy monokromaticitet (bølgelengderenheten når 10^-6 nanometer), høy lysstyrke (titalls milliarder ganger lysstyrken til sollys) og høy koherens (den perfekte enheten i romlig sammenheng). Disse egenskapene har ført til fremveksten av tre store tekniske grener innen optoelektronikk.
Den første er informasjonsoptoelektronikk, "lyshastighetskanalen" for datatorrent, den andre er bio-optoelektronikk: biovitenskapens "antenne for lys", og den tredje er energioptoelektronikk: "lysbladet" for presis kontroll. Nedenfor introduserer vi hovedsakelig denne presisjons-lagde "lette kniven".
Som en energibærer kan laseren oppnå nøyaktig materialbehandling på mikron-nivå. I industriell produksjon undergraver den den tradisjonelle mekaniske prosesseringsmodellen med dens fordeler som ikke-kontaktbehandling og liten varme-berørt sone. Og det er mer tilpasningsdyktig til de høyere kravene til nye materialer for presisjonsproduksjon.
DEL 03
Fordeler med laserbehandling
Laser "lett kniv" omformer produksjonsparadigmet til moderne industri med sine fordeler med høy presisjon, høy effektivitet og høy tilpasningsevne:
Ved prosessering av super-harde materialer smelter eller fordamper laseren materialet direkte ved å fokusere en-energi-stråle med høy tetthet (punktdiameteren kan være så liten som 10 μm), og oppnår ikke--kontaktbehandling og unngår sprekker eller deformasjoner forårsaket av mekanisk stress. Ved bearbeiding av nye materialer, når man møter sprø materialer, kan tradisjonell mekanisk bearbeiding lett forårsake mikrosprekker. Laserskjæring kan kontrollere laserens krafttetthet ved å kontrollere lasereffekttettheten (104-10 grader W/cm²) og skannehastigheten (20-80 mm/s), og oppnå sponfri kutting med blenderåpningsnøyaktighet på ±2μm.
For laserbehandling av halvledermaterialer (som silisiumskiver), brukes femtosekundlaser for å danne et modifisert lag inne i skiven, og den kjemiske etsingen muliggjør friskjæring av spon- med snitttap så lavt som 5 μm, og støtter miniatyriseringsutviklingen av integrerte kretser.
