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Optique laser - Laser à lumière blanche et son application

La technologie laser existante a toujours eu une carte courte, qui ne peut émettre de lumière que d'une seule longueur d'onde ou d'une bande étroite. Comment étendre la fréquence du laser formant des longueurs d'onde ultra large bande, super droites, ultraviolettes, visibles et infrarouges d'un laser à lumière blanche cohérente, est toujours un rêve humain non réalisé, c'est un problème mondial de la science et de la technologie. En effet, l'optique laser est composée d'un résonateur optique, d'un milieu de gain et d'une source de pompage. La longueur d'onde du laser est déterminée par la structure du niveau d'énergie des atomes, des molécules ou des ions dans la substance de gain.

Étant donné que le matériau cristallin laser naturel a une grande limitation sur la plage de fréquences de gain et la bande passante de gain, le laser ne peut produire aucune longueur d'onde de laser.
Le laser blanc parfait sera-t-il créé ? Quels changements et évolutions cela pourrait-il apporter à l'application des lasers ?

1. La lumière du soleil

Il est connu de tous que tout croît grâce au soleil, et que le soleil apporte lumière et chaleur à la terre. La lumière solaire familière est une sorte de lumière blanche, et son spectre couvre les bandes ultraviolet - visible - proche infrarouge - infrarouge moyen, comme le montre la figure 1, Dans la bande de lumière visible (400-700 nm), l'énergie de rayonnement est la plus forte, couvrant sept couleurs de rouge, orange, jaune, vert et bleu, et distribution et transition continues dans le spectre. Parce que le soleil est blanc, on voit souvent des arcs-en-ciel dans le ciel après la pluie, ou la lumière du soleil passe à travers un prisme de verre à travers sept couleurs de lumière (figure 2). C'est une expérience courante dans la vie de tous les jours.

L'une des choses que les gens connaissent moins est que la lumière du soleil est une lumière complètement incohérente. En termes de cohérence spatiale, la lumière du soleil ne peut pas être droite et fortement divergente. En termes de cohérence temporelle, il n'y a pas de corrélation de phase et de verrouillage entre les différentes couleurs de la lumière solaire. Ainsi, la lumière du soleil ne peut être utilisée que pour générer de l'énergie pour le chauffage, les chauffe-eau, les cellules solaires, etc.

Mais l'utilisation de la science et de la technologie modernes, comme l'utilisation de la lumière du soleil pour transmettre des informations, semble hors de question.


laser

La distribution spectrale de la lumière solaire. Le spectre du rayonnement solaire, y compris le soleil lui-même, le spectre de la lumière solaire pénétrant dans la terre et le spectre de la lumière solaire atteignant le niveau de la mer en raison de l'absorption d'eau atmosphérique et de dioxyde de carbone.

2. Les avantages et les perspectives d'application du laser à lumière blanche

Source de lumière laser à lumière blanche, sources de lumière laser à ondes courtes et lumière laser continue par rapport à la lumière blanche ordinaire, telle que la lumière du soleil, la lampe à incandescence, la lampe à LED blanche, etc.), il présente les avantages d'une luminosité élevée, d'une puissance de crête élevée, large gamme de fréquences, etc. Dans les domaines de la recherche scientifique, de la défense militaire, de l'éclairage, des technologies de communication, des technologies de l'information, de la production industrielle, de la biomédecine, de la détection environnementale, etc., elle a suscité beaucoup d'attention.

La lumière blanche, en tant que sorte de nouvelle source de lumière laser, présente divers avantages: bonne directionnalité, densité d'énergie élevée, spectre super continu, grande bande passante, centre de la longueur d'onde flexible, degré élevé de cohérence temporelle et spatiale. Cela élargira considérablement la fonction et le champ d'application de la technologie laser. Le laser à lumière blanche ou le laser solaire est la lumière complètement cohérente, non seulement la hauteur du faisceau laser, mais aussi la très petite région. Couleur différente entre l'amplitude et le verrouillage de phase complètement, en régulant l'amplitude et la phase, il peut changer le temps de la forme de l'impulsion laser en fonction de ses inclinaisons et produire une largeur d'impulsion très courte (impulsions laser femtoseconde et femtoseconde. Un tel laser solaire aura le potentiel de réaliser la focalisation et la convergence de l'énergie lumineuse dans l'espace et le temps. Il libère de l'énergie dans de petites zones et de très courtes périodes de temps pour former une densité de puissance instantanée extrêmement élevée.

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