U istoriji ljudske nauke i tehnologije, rođenje laserske tehnologije može se nazvati revolucijom u interakciji između svetlosti i materije. Od Einsteina koji je predložio teoriju stimuliranog zračenja 1917. do Maimana koji je razvio prvi rubin laser 1960. godine, ova tehnologija je u samo pola stoljeća prodrla u različita područja kao što su industrija, medicinska njega, komunikacije i vojska, postajući ključna pokretačka snaga za razvoj modernog društva. Kao kultna tehnologija na polju optoelektronike, laseri ne samo da redefiniraju granice primjene "svjetlosti", već pokazuju i neograničeni potencijal u najsavremenijim-oblastima kao što su inteligentna proizvodnja, nauke o životu i istraživanje svemira.
DIO 01
Priroda lasera
Suština lasera je svetlosno pojačanje stimulisanog zračenja (LASER). Zasnovano na Ajnštajnovoj kvantnoj teoriji, kroz sinergistički efekat aktiviranih medija (kao što su gas, kristal), izvora pumpe (injekcija energije) i optičke rezonantne šupljine, broj čestica je obrnut i pojačan. Fiksni fotoni formiraju visoko koherentan (konzistentan faza, frekvencija i pravac), izuzetno monohromatičan (uzak spektar), odličnu usmerenost (mali ugao divergencije) i izuzetno svetao snop, pružajući podršku izvoru svetlosti za modernu tehnologiju kao što su komunikacije, proizvodnja, medicinska i druga polja. Priroda lasera ga čini jedinim izvorom svjetlosti koji istovremeno može ispuniti zahtjeve visoke preciznosti, velike energije i visoke kontrole. Pruža fizičku osnovu za komunikaciju optičkim vlaknima (optički nosač), preciznu proizvodnju (svjetlosni nož), medicinsku hirurgiju (ne-invazivni tretman), kvantnu tehnologiju (izvor jednog fotona) i detekciju gravitacijskih valova (interferometar), itd., potpuno mijenjajući modernu tehnologiju i industrijsku strukturu.
DIO 02
Primena lasera u oblasti komunikacija
Osnovna prednost laserske tehnologije leži u njenim „četiri visoke“ karakteristike: visokoj usmerenosti (ugao divergencije snopa je samo miliradijani), visokoj monohromatnosti (čistoća talasne dužine dostiže 10^-6 nanometara), visokoj svetlosti (desetine milijardi puta veća od svetline sunčeve svetlosti) i visokoj koherentnosti (savršeno jedinstvo prostorne i vremenske koherencije). Ove karakteristike su dovele do pojave tri glavne tehničke grane u oblasti optoelektronike.
Prva je informaciona optoelektronika, "kanal brzine svjetlosti" za torent podataka, druga je bio-optoelektronika: "antena svjetlosti" nauka o životu, a treća je energetska optoelektronika: "oštrica svjetlosti" za preciznu kontrolu. U nastavku uglavnom predstavljamo ovaj precizni-napravljen "laki nož".
Kao nosilac energije, laser može postići preciznu obradu materijala na nivou mikrona -. U industrijskoj proizvodnji, on podriva tradicionalni model mehaničke obrade sa svojim prednostima kao što su beskontaktna obrada i mala zona{3}}zahvaćena toplinom. I prilagodljiviji je višim zahtjevima novih materijala za preciznu proizvodnju.
DIO 03
Prednosti laserske obrade
Laserski "svjetlosni nož" preoblikuje proizvodnu paradigmu moderne industrije sa svojim prednostima visoke preciznosti, visoke efikasnosti i visoke prilagodljivosti:
U obradi super-materijala, laser direktno topi ili isparava materijal fokusiranjem zraka visoke-energetske-gustine (promjer mrlje može biti i do 10 μm), postižući beskontaktnu obradu i izbjegavajući pukotine ili deformacije uzrokovane mehaničkim naprezanjem. U obradi novih materijala, pri sučeljavanju s krhkim materijalima, tradicionalna mehanička obrada može lako uzrokovati mikro pukotine. Lasersko sečenje može kontrolisati gustinu snage lasera kontrolisanjem gustine snage lasera (104-10 stepeni W/cm²) i brzine skeniranja (20-80 mm/s), postižući sečenje bez strugotina sa preciznošću otvora od ±2μm.
Za lasersku obradu poluvodičkih materijala (kao što su silicijumske pločice), femtosekundni laser se koristi za formiranje modificiranog sloja unutar pločice, a hemijsko jetkanje za vezivanje omogućava rezanje-bez čipova sa gubitkom od ureza od samo 5 μm, podržavajući razvoj minijaturizacije integriranih kola.
