Na história da ciência e da tecnologia humanas, o nascimento da tecnologia laser pode ser considerado uma revolução na interação entre luz e matéria. Desde Einstein propondo a teoria da radiação estimulada em 1917 até Maiman desenvolvendo o primeiro laser de rubi em 1960, esta tecnologia penetrou em vários campos, como indústria, cuidados médicos, comunicações e militar em apenas meio século, tornando-se a principal força motriz para o desenvolvimento da sociedade moderna. Como uma tecnologia icônica no campo da optoeletrônica, os lasers não apenas redefinem os limites da aplicação da "luz", mas também mostram um potencial ilimitado em-campos de ponta, como fabricação inteligente, ciências biológicas e exploração espacial.
PARTE 01
A natureza do laser
A essência do laser é a amplificação da radiação estimulada (LASER). Com base na teoria quântica de Einstein, através do efeito sinérgico de meios ativados (como gás, cristal), fonte de bomba (injeção de energia) e cavidade ressonante óptica, o número de partículas é revertido e amplificado. Os fótons fixos formam um feixe altamente coerente (fase, frequência e direção consistente), extremamente monocromático (espectro estreito), excelente diretividade (pequeno ângulo de divergência) e feixe extremamente brilhante, fornecendo suporte de fonte de luz central para tecnologia moderna, como comunicações, manufatura, medicina e outros campos. A natureza do laser faz dele a única fonte de luz que pode atender aos requisitos de alta precisão, alta energia e alta controlabilidade ao mesmo tempo. Ele fornece a base física para comunicação por fibra óptica (portador óptico), fabricação de precisão (faca leve), cirurgia médica (tratamento não{4}invasivo), tecnologia quântica (fonte de fóton único) e detecção de ondas gravitacionais (interferômetro), etc., mudando completamente a tecnologia moderna e a estrutura industrial.
PARTE 02
Aplicação do laser na área de comunicação
A principal vantagem da tecnologia laser reside em suas "quatro altas" características: alta diretividade (o ângulo de divergência do feixe é de apenas miliradianos), alta monocromaticidade (a pureza do comprimento de onda atinge 10 ^ -6 nanômetros), alto brilho (dezenas de bilhões de vezes o brilho da luz solar) e alta coerência (a unidade perfeita de coerência espacial e temporal). Essas características levaram ao surgimento de três grandes ramos técnicos na área da optoeletrônica.
A primeira é a optoeletrônica da informação, o "canal da velocidade da luz" para a torrente de dados, a segunda é a bio-optoeletrônica: a "antena de luz" das ciências da vida, e a terceira é a optoeletrônica de energia: a "lâmina de luz" para controle preciso. Abaixo apresentamos principalmente esta "faca leve"-feita com precisão.
Como transportador de energia, o laser pode atingir precisão no processamento de materiais em nível de mícron. Na fabricação industrial, ele subverte o modelo tradicional de processamento mecânico com suas vantagens, como processamento sem-contato e pequena zona afetada-pelo calor. E é mais adaptável aos requisitos mais elevados de novos materiais para fabricação de precisão.
PARTE 03
Vantagens do processamento a laser
A "faca leve" a laser está remodelando o paradigma de fabricação da indústria moderna com suas vantagens de alta precisão, alta eficiência e alta adaptabilidade:
No processamento de materiais super{0}}duros, o laser derrete ou vaporiza diretamente o material ao focar um feixe de alta-energia-densidade (o diâmetro do ponto pode ser tão pequeno quanto 10 μm), conseguindo processamento sem-contato e evitando rachaduras ou deformações causadas por estresse mecânico. No processamento de novos materiais, ao enfrentar materiais frágeis, o processamento mecânico tradicional pode facilmente causar microfissuras. O corte a laser pode controlar a densidade de potência do laser controlando a densidade de potência do laser (104-10 graus W/cm²) e a velocidade de digitalização (20-80mm/s), obtendo corte sem lascas com precisão de abertura de ±2μm.
Para processamento a laser de materiais semicondutores (como wafers de silício), o laser de femtosegundo é usado para formar uma camada modificada dentro do wafer, e a gravação química de ligação permite o corte-livre de chips com perda de corte tão baixa quanto 5 μm, apoiando o desenvolvimento de miniaturização de circuitos integrados.
