Под лазерным понимают монохроматический, т.е. одной определенной частоты, когерентный (согласованный во времени) и уэконаправ-ленный поток электромагнитных волн оптического диапазона, излучаемый квантовым генератором. От других источников света его отличает ряд существенных особенностей. Так, узконаправленный лазерный пучок имеет весьма малый угол раскрытия (около 10 рад). При испускании с Земли на Луну он дает пятно диаметром всего 3 км. Кроме того, лазеры — наиболее мощные источники энергии в оптическом диапазоне. За кратчайший период (до 10" с) мощность их излучения достигает 5-10 Вт/см2. У Солнца она равна только 7107 Вт/см2, причем суммарно по всему оптическому спектру. В узком же интервале, соответствующем излучению светового диапазона, мощность излучения Солнца составляет лишь 0,2 Вт/см2. И наконец, напряженность электрического поля в лазерной волне достигает 10 -1012 В/см, что превышает ее внутриатомные значения. В общем случае лазерное излучение может быть создано в диапазоне волн от 0,2 до 1000 мкм, т.е. охватывает ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области.[ ...]
Однако возбужденный атом может отдать свою энергию в режиме резонанса в виде индуцированных внешним источником электромагнитных волн. Индуцированное излучение возникает, если вблизи возбужденного атома пролетает квант с частотой колебаний, совпадающей с той, которую может испустить этот возбужденный атом. В таком случае взаимодействие пролетающего кванта с атомом приводит к испусканию последним нового кванта, не отличающегося от пролетающего. При этом волны индуцированного излучения совпадают по фазе.[ ...]
Все конструкции лазерного аппарата состоят из рабочего тела (активная среда), лампы накачки и зеркального резонатора.[ ...]
Рабочее тело может быть твердым (кристаллы искусственного рубина с добавками хрома, некоторые соли вольфрамовой и молибденовой кислот, стекла с примесью редкоземельных и других элементов), жидким (пиридин, бензол, толуол, бромнафтал, нитробензол и т.п.) и газообразным (смесь гелия и неона, гелия и паров кадмия, аргон, криптон, углекислый газ и т.д.). Атомы рабочего тела переводятся в возбужденное состояние световой энергией или потоком электронов, радиоактивных частиц, химической реакцией.[ ...]
За промежуток порядка долей миллисекунды все возбужденные атомы хрома переходят в нормальное состояние, излучение лазера прекращается. Работая в импульсном режиме, рубиновый лазер испускает короткие, но очень мощные вспышки красного цвета. При этом выделяется много тепла и необходимо охлаждение аппарата.[ ...]
Наряду с импульсными созданы также лазеры непрерывного действия. Рабочим телом в них являются газы, возбуждаемые высокочастотным электротоком. Они создают менее мощное излучение, чем твердотельные лазеры, зато оно еще более направленное и монохроматическое. Недостаток этих лазеров — низкий КПД (менее 1%). Однако созданы полупроводниковые лазеры с очень высоким КПД, представляющие собой светодиоды, работающие при огромных плотностях электрического тока. Имеются также газодинамические лазеры, возбуждение в которых инициируется расширением и адиабатическим охлаждением сверхзвуковых газовых потоков, нагретых до нескольких тысяч градусов.[ ...]
Следует отметить, что первые квантовые генераторы были созданы советскими физиками А.М.Прохоровым и Н.Г.Басовым и одновременно американским физиком Ч.Х.Таунсом в 1954 г. В качестве рабочего вещества в них использовали аммиак. Важность разработки этих ученых была оценена Нобелевской премией по физике (1964 г.). В настоящее время квантовые генераторы подразделяют на собственно лазеры (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление света при помощи вынужденного излучения) и мазеры (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление микроволн при помощи вынужденного излучения). Лазер излучает в видимой и инфракрасной частях оптического диапазона, а мазер — в микроволновой (ультрафиолетовой) части электромагнитных волн.[ ...]
Когерентность лазерного излучения позволяет использовать его, как и любую электромагнитную волну, для передачи информации. Поскольку с увеличением частоты волны объем информации, которую она может передать, увеличивается, то лазерный луч переносит информацию в тысячу раз большую, чем радиоволны. Особенно значительно преимущество оптических систем связи в космосе, где отсутствует поглощение света облаками.[ ...]
С помощью лазеров получают объемные изображения предметов (голография).[ ...]
Лазерные лучи применяют в медицине в качестве скальпеля при тончайших хирургических операциях, для достижения противовоспалительных и стимулирующих эффектов. С их помощью пытаются осуществить термоядерную реакцию, для реализации которой требуется температура порядка 100-200 млн градусов. Излучение оптического квантового генератора используют для спектроскопических исследований электронной оболочки атомов и молекул, для определения состава различных сред.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема устройства рубинового лазера |
 |
Аналогичные главы в дргуих документах:
| См. далее:Лазерное излучение |