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激光会是下一代照明与显现的主角吗?

2018-10-08 12:57      点击:

  激光会是下一代照明与显现的主角吗?

  2014年一部科幻电影星际穿越Interstellar招引了我的眼球,里边的内容都是依据科学根底来规划的,只要一个黑洞宣告的引力波理论还没有被证明,在我国新年挨近结尾的2016年2月11日,科学界发生了一件大事!美国国家科学基金会招集来自Caltech加州理工学院、MIT麻省理工学院与LIGO团队的科学家宣告发现爱因斯坦预言的引力波,他们使用激光干与仪勘探到了引力波,这件作业如同跟做半导体照明的我没什么联系,可是我仍是去查了相关的资料:

  

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美国西北海岸Hanford的LIGO基地

  十九世纪(1864年)马克斯韦尔提出电磁波理论,1887年赫兹证明了电磁波,二十世纪人类享受了这个科学理论带来了人类文明巨大的前进!

  二十世纪(1916年)爱因斯坦提出引力波理论,二十一世纪初(2016年)LIGO团队证明了引力波,这个理论看似对咱们现在的日子没有产生影响,或许就像这次接纳引力波的信号相同,十分弱小!

  电磁波的理论与验证时刻只差了23年,电磁波在使用科学方面更是大放异彩,对人类文明的前进做出了不可磨灭的奉献。而引力波呢?回归实际,它的发现要放在使用科技上,估量五十年都很难。

  什么是LIGO?LIGO就是Laser Interferometer Gravitational wave Observatory咱们翻译成激光干与引力波天文台,没有LIGO的精细的量测设备,要发现引力波或许要再花很久很久的时刻,咱们也不得不敬服爱因斯坦的奇特与巨大,LIGO的中心是激光干与,激光是1917年爱因斯坦受激辐射预言的原理,成果43年后科学家迈曼Maiman使用他的原理制造出了第一个激光器;让人更没想到的是一百年后,爱因斯坦用他自己预言的激光证明了自己更巨大的引力波理论,我觉得他真的不是跟咱们同一个国际的人,或许他是悠远的外星文明送给地球的信使,让咱们能加快脚步能够跟他们交流!

  

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LIGO激光干与的原理图

  这次引力波的发现,激光干与丈量无疑是最重要的,为什么要用激光?这就是是我今日的主题,可是我会着重于介绍半导体激光,激光英文叫Laser,这个英文名词是五个英文字的字首简称:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,很风趣的是海峡两岸的中文翻译略有不同,大陆取其含义叫激光(受激扩大的辐射光),台湾顺其音与拟其形叫雷射(像雷电相同的放射),咱们觉得谁翻译的好呢?其实大陆与台湾在1949年别离之后许多欧美日的翻译名词都有很大的不同,或许两岸在将来的将来一致之后,最重要的一件事就是一致翻译名词,这件事或许不是那么灵敏,来一个投票让我国的民主热热身也是不错的。假如我能够活到那个时候,我会投雷射一票,你们呢?(欢迎在谈论区说出你的挑选)

  因为在大陆,我文章中的laser都称号为激光,1960年第一个激光器出来今后,拜半导体科技的蓬勃发展,1962年第一个半导体激光器也呈现了,可是只能在低温下作业,真实能够在常温下作业的半导体激光,是在1964年,所以人类逐渐开端进入光贮存、光显现与光通讯的年代,我将激光中的战斗机给了半导体激光是因为相对于其它类型的激光如固体宝石激光、气体激光等用于工业与军事方面,对咱们人类日子影响最大的仍是半导体激光,它的英文叫LD,是激光二极管Laser Diode的简称。

  

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各种不同的半导体资料宣告的光谱图

  在氮化镓蓝色激光二极管还没有出来之前,激光二极管是磷化銦InP与砷化镓GaAs的年代,可是两者命运大不同,一个鹤立鸡群,独领风骚;一个一向遭受应战,逐渐凋谢。为什么呢?磷化銦InP能够宣告近红外的1310nm与1550nm波长,拜2009年诺贝尔物理奖得主高锟教授之赐,1966年七月,光纤成了人类通讯的主角,1310nm波长的激光在玻璃光纤色散最小,1550nm波长激光损耗最小,他们成为了光纤通讯自动器材的主角,一向到现在,磷化銦InP仍是光通讯最重要的激光二极管的资料。

  

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光纤通讯示意图

  相对于磷化銦,砷化镓以及后来的铝銦镓磷AlInGaP这些资料能宣告的波长只能约束在630nm到850nm,这导致它在光贮存与光显现有十分丧命的缺陷,在光显现方面,缺了蓝与绿,无法全彩显现,使用遭到十分大的约束,光贮存方面,因为宣告波长规模的约束,它的贮存量有限,最大的630nm激光波长光贮存读写头只能够贮存4.7G,加上跟着磁贮存技能的前进,它的优势一步一步被赶上,乃至隐姓埋名。尽管后来中村修二博士在1995年研宣告了蓝紫色激光二极管,它的贮存量能够到达19G以上,可是进入21世纪后跟着磁贮存技能的日新月异,光贮存有时不我与之憾。