Στην ιστορία της ανθρώπινης επιστήμης και τεχνολογίας, η γέννηση της τεχνολογίας λέιζερ μπορεί να ονομαστεί επανάσταση στην αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ύλης. Από τον Αϊνστάιν που πρότεινε τη θεωρία της διεγερμένης ακτινοβολίας το 1917 έως τον Maiman που ανέπτυξε το πρώτο ρουμπινί λέιζερ το 1960, αυτή η τεχνολογία διείσδυσε σε διάφορους τομείς όπως η βιομηχανία, η ιατρική περίθαλψη, οι επικοινωνίες και ο στρατός σε μόλις μισό αιώνα, και έγινε η βασική κινητήρια δύναμη για την ανάπτυξη της σύγχρονης κοινωνίας. Ως εμβληματική τεχνολογία στον τομέα της οπτοηλεκτρονικής, τα λέιζερ όχι μόνο επαναπροσδιορίζουν τα όρια εφαρμογής του "φωτός", αλλά δείχνουν επίσης απεριόριστες δυνατότητες σε τομείς αιχμής, όπως η ευφυής κατασκευή, οι βιοεπιστήμες και η εξερεύνηση του διαστήματος.
ΜΕΡΟΣ 01
Η φύση του λέιζερ
Η ουσία του λέιζερ είναι η ενίσχυση του φωτός της διεγερμένης ακτινοβολίας (LASER). Με βάση την κβαντική θεωρία του Αϊνστάιν, μέσω της συνεργιστικής επίδρασης ενεργοποιημένων μέσων (όπως αέριο, κρύσταλλος), πηγή αντλίας (έγχυση ενέργειας) και οπτική κοιλότητα συντονισμού, ο αριθμός των σωματιδίων αντιστρέφεται και ενισχύεται. Τα σταθερά φωτόνια σχηματίζουν μια εξαιρετικά συνεπή (σύμφωνη φάση, συχνότητα και κατεύθυνση), εξαιρετικά μονόχρωμα (στενό φάσμα), εξαιρετική κατευθυντικότητα (μικρή γωνία απόκλισης) και εξαιρετικά φωτεινή δέσμη, παρέχοντας υποστήριξη πυρηνικής πηγής φωτός για σύγχρονη τεχνολογία, όπως επικοινωνίες, κατασκευή, ιατρικά και άλλα πεδία. Η φύση του λέιζερ το καθιστά τη μοναδική πηγή φωτός που μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις υψηλής ακρίβειας, υψηλής ενέργειας και υψηλής ελεγχιμότητας ταυτόχρονα. Παρέχει τη φυσική βάση για επικοινωνία οπτικών ινών (οπτικός φορέας), κατασκευή ακριβείας (ελαφρύ μαχαίρι), ιατρική χειρουργική (μη{4}}μη επεμβατική θεραπεία), κβαντική τεχνολογία (ενιαία πηγή φωτονίου) και ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων (συμβολόμετρο) κ.λπ., αλλάζοντας εντελώς τη σύγχρονη τεχνολογία και τη βιομηχανική δομή.
ΜΕΡΟΣ 02
Εφαρμογή laser στον τομέα της επικοινωνίας
Το βασικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας λέιζερ έγκειται στα «τέσσερα υψηλά» χαρακτηριστικά της: υψηλή κατευθυντικότητα (η γωνία απόκλισης της δέσμης είναι μόνο χιλιοστά ακτίνια), υψηλή μονοχρωματικότητα (η καθαρότητα μήκους κύματος φτάνει τα 10^-6 νανόμετρα), υψηλή φωτεινότητα (δεκάδες δισεκατομμύρια φορές τη φωτεινότητα του ηλιακού φωτός) και υψηλή συνοχή (η τέλεια θερμική και συνεκτική ενότητα του χώρου). Αυτά τα χαρακτηριστικά οδήγησαν στην εμφάνιση τριών μεγάλων τεχνικών κλάδων στον τομέα της οπτοηλεκτρονικής.
Το πρώτο είναι η οπτοηλεκτρονική πληροφοριών, το "κανάλι ταχύτητας φωτός" για torrent δεδομένων, το δεύτερο είναι η βιο-οπτοηλεκτρονική: η "κεραία του φωτός" των βιοεπιστημών και η τρίτη είναι η ενεργειακή οπτοηλεκτρονική: η "λεπίδα του φωτός" για ακριβή έλεγχο. Παρακάτω παρουσιάζουμε κυρίως αυτό το-«ελαφρύ μαχαίρι» ακριβείας.
Ως φορέας ενέργειας, το λέιζερ μπορεί να επιτύχει επεξεργασία υλικού ακριβείας σε επίπεδο μικρών-. Στη βιομηχανική κατασκευή, ανατρέπει το παραδοσιακό μοντέλο μηχανικής επεξεργασίας με τα πλεονεκτήματά του, όπως η-επεξεργασία χωρίς επαφή και η μικρή ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-. Και είναι πιο προσαρμόσιμο στις υψηλότερες απαιτήσεις νέων υλικών για κατασκευή ακριβείας.
ΜΕΡΟΣ 03
Πλεονεκτήματα της επεξεργασίας με λέιζερ
Το «ελαφρύ μαχαίρι» λέιζερ αναδιαμορφώνει το κατασκευαστικό παράδειγμα της σύγχρονης βιομηχανίας με τα πλεονεκτήματα της υψηλής ακρίβειας, της υψηλής απόδοσης και της υψηλής προσαρμοστικότητας:
Κατά την επεξεργασία σούπερ-σκληρών υλικών, το λέιζερ λιώνει ή εξατμίζει απευθείας το υλικό εστιάζοντας μια δέσμη υψηλής-ενέργειας-πυκνότητας (η διάμετρος κηλίδας μπορεί να είναι έως και 10 μm), επιτυγχάνοντας επεξεργασία χωρίς-επαφή και αποφεύγοντας ρωγμές ή παραμορφώσεις που προκαλούνται από μηχανικές καταπονήσεις. Κατά την επεξεργασία νέων υλικών, όταν αντιμετωπίζετε εύθραυστα υλικά, η παραδοσιακή μηχανική επεξεργασία μπορεί εύκολα να προκαλέσει μικρορωγμές. Η κοπή με λέιζερ μπορεί να ελέγξει την πυκνότητα ισχύος λέιζερ ελέγχοντας την πυκνότητα ισχύος λέιζερ (104-10 μοίρες W/cm²) και την ταχύτητα σάρωσης (20-80 mm/s), επιτυγχάνοντας κοπή χωρίς τσιπ με ακρίβεια διαφράγματος ±2μm.
Για την επεξεργασία με λέιζερ υλικών ημιαγωγών (όπως γκοφρέτες πυριτίου), χρησιμοποιείται λέιζερ femtosecond για το σχηματισμό ενός τροποποιημένου στρώματος στο εσωτερικό του πλακιδίου και η χημική χάραξη σύνδεσης επιτρέπει την ελεύθερη κοπή-τσιπ με απώλεια κεφαλής έως και 5 μm, υποστηρίζοντας την ανάπτυξη μικρογραφίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
