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Óptica láser: láser de luz blanca y su aplicación

La tecnología láser existente siempre ha tenido un tablero corto, que solo puede emitir luz de una sola longitud de onda o banda estrecha. Cómo expandir la frecuencia del láser formando longitudes de onda de ultra banda ancha, súper recta, ultravioleta, visible e infrarroja de láser de luz blanca coherente, es todavía un sueño humano incumplido, es un problema mundial de la ciencia y la tecnología. Esto se debe a que la óptica láser está compuesta por un resonador óptico, un medio de ganancia y una fuente de bombeo. La longitud de onda del láser está determinada por la estructura del nivel de energía de los átomos, moléculas o iones en la sustancia de ganancia.

Debido a que el material de cristal láser natural tiene una gran limitación en el rango de frecuencia de ganancia y el ancho de banda de ganancia, el láser no puede producir ninguna longitud de onda de láser.
¿Se creará el láser blanco perfecto? ¿Qué cambios y desarrollos podría traer a la aplicación de láseres?

1. La luz del sol

Es sabido por todos que todas las cosas crecen por el sol, y la luz del sol trae luz y calor a la tierra. La luz solar familiar es un tipo de luz blanca, y su espectro cubre las bandas ultravioleta, visible, casi infrarroja e infrarroja media, como se muestra en la figura 1. En la banda de luz visible (400-700 nm), la energía de radiación es más fuerte. cubriendo siete colores de rojo, naranja, amarillo, verde y azul, y distribución continua y transición en el espectro. Debido a que el sol es blanco, a menudo se ven arco iris en el cielo después de la lluvia, o la luz del sol pasa a través de un prisma de vidrio a través de siete colores de luz (figura 2). Esta es una experiencia común en la vida cotidiana.

Una de las cosas con las que la gente está menos familiarizada es que la luz del sol es una luz completamente incoherente. En términos de coherencia espacial, la luz del sol no puede ser recta y muy divergente. En términos de coherencia temporal, no hay correlación de fase ni bloqueo entre los diferentes colores de la luz solar. Por lo tanto, la luz solar solo se puede utilizar para generar energía para calefacción, calentadores de agua, células solares, etc.

Pero el uso de la ciencia y la tecnología modernas, como el uso de la luz solar para transmitir información, parece estar fuera de discusión.


laser

La distribución espectral de la luz solar. El espectro de la radiación solar, incluido el sol mismo, el espectro de la luz solar que ingresa a la tierra y el espectro de la luz solar que llega al nivel del mar debido a la absorción de agua atmosférica y dióxido de carbono.

2. Las ventajas y perspectivas de aplicación del láser de luz blanca

Fuente de luz láser de luz blanca, fuentes de luz láser de onda corta y luz láser continua en comparación con la luz blanca normal, como luz solar, lámpara incandescente, lámpara LED blanca, etc.), tiene las ventajas de alto brillo, alta potencia máxima, amplio rango de frecuencia, etc. En los campos de investigación científica, defensa militar, iluminación, tecnología de comunicación, tecnología de la información, producción industrial, biomedicina, detección ambiental, etc., recibió mucha atención.

La luz blanca, como una especie de nueva fuente de luz láser, tiene una variedad de ventajas de buena direccionalidad, alta densidad de energía, espectro súper continuo, gran ancho de banda, el centro de la longitud de onda flexible, alto grado de coherencia temporal y espacial. Esto ampliará en gran medida la función y el ámbito de aplicación de la tecnología láser. El láser de luz blanca o el láser solar es la luz completamente coherente, no solo la altura del rayo láser, sino también la región muy pequeña. El color diferente entre la amplitud y el bloqueo de fase por completo, al regular la amplitud y la fase, puede cambiar el tiempo de la forma del pulso del láser, seguir la inclinación de uno y producir un ancho de pulso muy corto (femtosegundo y pulsos de láser de femtosegundo). Tal láser solar tendrá el potencial para realizar el enfoque y la convergencia de la energía de la luz en el espacio y el tiempo. Libera energía en áreas pequeñas y períodos de tiempo muy cortos para formar una densidad de potencia instantánea extremadamente alta.

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