navy_chf (navy_chf) wrote,
navy_chf
navy_chf

История полупроводникового лазера.

Оригинал взят у matveychev_oleg в История полупроводникового лазера
В конце 50-х — начале 60-х годов XX века между физиками всего мира развернулась настоящая гонка лазерных технологий. Изобретателей по обе стороны железного занавеса подстегивали и научный интерес, и гонка вооружений.

Принцип работы был сформулирован задолго до того, как появился первый настоящий лазер. Начало теории положил Альберт Эйнштейн, сформулировав в 1913 году гипотезу о том, как внутри звезд получается излучение. Явление, которое в гипотезе Эйнштейна отвечало за этот процесс, получило название «вынужденное», или индуцированное, излучение. Оно состоит из фотонов, которые испускают возбужденные атомы, возвращаясь обратно в стабильное состояние после возбуждения вынуждающими фотонами. Великий ученый утверждал, что вынуждающий и вынужденные фотоны всегда когерентны. Он не знал, что это знание положит начало лазерной революции.

Когерентность волн, поглощаемых и излучаемых, — принципиально важное для лазерной техники свойство. Оно означает совпадение направления, длины, фазы и поляризации обеих волн. Именно благодаря когерентности луч лазера не рассеивается.

5

Для того чтобы создать такое устройство, не хватало только положительной обратной связи.

На несколько десятилетий после Эйнштейна о вынужденном излучении как будто бы забыли, зато в начале 50-х годов прошлого столетия оно внезапно всех заинтересовало. Сначала родилась идея резонатора — усилителя вынужденного излучения. За разработку прибора для усиления вынужденного микроволнового излучения на пучке молекул аммиака получили Нобелевскую премию по физике двое советских ученых, Александр Прохоров и Николай Басов, и их американский коллега — Чарльз Таунс. После этого началась бешеная гонка открытий: о лазере, способном генерировать мощное излучение, мечтали сотни ученых. К тому времени стало понятно, что лазер должен состоять из рабочей среды (вещества, которое дает вынужденное излучение), источника энергии (устройства накачки) и резонатора, который усиливает вынужденное излучение.


Для того чтобы создать такое устройство, не хватало только положительной обратной связи. Волны оптического диапазона очень короткие (их длина измеряется в долях микрона), казалось невероятным построить резонатор таких же масштабов. Только в 1956 году американский ученый Роберт Дике понял, что совершенно необязательно конструировать микроскопический резонатор — он может быть и большим. Через год на полях в записной книжке физика Гордона Гулда впервые появилось слово «лазер».

Если Энштейна считают отцом лазерной теории, то отец лазерной техники — это Теодор Мейман, создатель первого твердотельного лазера. В качестве активной среды для первого лазера использовали рубиновый цилиндр. В качестве резонатора выступило серебряное напыление, которое Мейман нанес прямо на поверхность рубина. Весной 1960 года лазер Меймана дал первый в мире лазерный луч.

5

А в 1962 году в лаборатории General Electric в Скенектади физик Роберт Холл первым создал полупроводниковый лазер. Почти одновременно с этой задачей справились исследователи из MIT, компании IBM и уже знакомый нам Николай Басов в СССР, но научное сообщество признало первенство Холла. Лазер Холла работал на основе арсенида галлия (GaAs). Вынужденное излучение в нем создавалось не за счет перехода электрона в атомах на более высокие энергетические уровни и обратно, а благодаря особым свойствам полупроводниковых материалов. В полупроводниках электроны могут перемещаться между разрешенными энергетическими зонами или подзонами кристалла, выделяя и поглощая при этом фотоны.

Чтобы собрать полупроводниковый лазер, Холлу потребовалось не только знание физики, но и умение работать руками. В детстве он увлекался шлифовкой линз и даже сам построил телескоп, поэтому ручная работа с оптикой была для него не в новинку. В его руках кристалл арсенида галлия пробрел нужные формы: строго параллельные грани полупроводника обеспечили переход электронов между зоной проводимости и валентной зоной. Оставалось дать электронам первый импульс к движению — начать накачку. Холл пропустил через кристалл сильный электрический ток, при этом охлаждая материал, чтобы тот не расплавился. В сентябре 1962 года Холл получил первый лазерный диод, а статья о нем вышла в журнале Physical Review Letters.
5
Твердотельный лазер Меймана был великим изобретением, но его значение заключалось в первую очередь в proof of concept — доказательстве возможности реализации идеи. Лазерный диод Холла положил начало бурному росту лазерных технологий. Без них невозможны были бы хранение данных на оптических носителях и передача информации по оптоволоконным сетям. Диоды вошли в наши дома оптоволоконными кабелями телекоммуникационных сетей, CD-, DVD- и Blu-ray-дисками и проигрывателями.





Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • ЧУДО НИКОЛАЯ ЧУДОТВОРЦА (+ ФОТО).

    Оригинал взят у mon_sofia в ЧУДО НИКОЛАЯ ЧУДОТВОРЦА (+ ФОТО) 22 мая, 2012 • Протоиерей Игорь Пчелинцев Наверное, самый…

  • Так закалялась сталь.

    Я конечно же знал как создавалось это произведение, но очередной раз читая эту историю неумышленно пытался поставить себя в описанные…

  • Чайные клиперы./Tea clippers.

    Кли́пер (от англ. clipper или нидерл. klipper) — парусное судно с развитым парусным вооружением и острыми, «режущими воду» (англ. clip)…

  • Последний европеец.

    Последний европеец. Старая статья,которая до сих пор актуальна. Жослен Бомон – последний европеец. Грустные мысли возникают после…

  • Сражение на рейде Даунс.

    В начале 1639 года испанцы, воюющие уже 18 лет без перерыва практически со всей Европой, оказались лицом к лицу с очень серьезными…

  • Кинозал.

    Вечерний кинозал Вечерний кинозал Развод по-итальянски.

  • Вивиан Майер.

    Вивиан Майер. Информацию об этой женщине вы вряд ли найдете. Она не знаменитый фотограф. При ее жизни ни одна ее работа даже не была…

  • Пинок под зад в награду за службу: позорная тайна гибели «Индианаполиса».

    Гибель тяжёлого крейсера «Индианаполис» стала одной из самых трагичных страниц в истории американского флота. В результате только одного…

  • Чёрные птицы.

    Бомбардировщик ВВС США А-26 "Инвейдер". Традиция массово красить самолёты в чёрный цвет появилась во время Второй мировой.…

Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments