151085 (Фізичні основи квантової электроніки), страница 4

Висока монохроматичність і когерентність лазерного випромінювання забезпечують успішне застосування лазерів у спектроскопії, ініціюванні хімічних реакцій, у поділі ізотопів, у системах виміру лінійних й кутових швидкостей, у системах зв'язку й локації. Особливо потрібно виділити використання лазерів у голографії.

Висока щільність енергії й потужність лазерних пучків, можливість фокусування лазерного випромінювання в точку малих розмірів використовуються в лазерних системах термоядерного синтезу, у таких технологічних процесах, як лазерне різання, зварювання, свердління, поверхневе загартовування й обробка різних деталей. Ці ж властивості лазерного випромінювання забезпечують успішне застосування лазерів у військової техніці.

Зі створенням лазерів відбувся колосальний прогрес у розвитку нелінійної оптики, дослідженні й використанні таких явищ, як генерація гармонік, самофокусування світлових пучків, багато фотонне поглинання, різного типу розсіювання світла, викликаних полем лазерного випромінювання.

Лазери успішно використаються в медицині: у хірургії (у тому числі хірургії ока) і терапії різних захворювань, у біології, де фокусування лазерного променя в точку дозволяє діяти на окремі клітини або навіть на їх частини.

Більшість із перерахованих вище областей застосування лазерів являються самостійними та досить великими розділами науки або техніки й вимагають самостійного розгляду. Ціль наведеного тут короткого й неповного переліку застосувань лазерів - проілюструвати той величезний вплив, що зробила поява лазерів на розвиток науки й техніки, на життя сучасного суспільства.

В останні роки намітилася тенденція розширення застосування лазерів в ювелірної галузі. Найбільш широке поширення одержали верстати для обробки із твердотільними лазерами на алюміній-ітрієвому гранаті, випромінювання якого досить добре поглинається основними матеріалами ювелірної промисловості – дорогоцінними металами й каменями. Частина технологічних процесів лазерної обробки повністю відпрацьована й впроваджена в ювелірної галузі, деякі процеси й технології перебувають у стадії розробки, і можливо, незабаром можуть бути застосовані для обробки виробів ювелірної промисловості. Тому постараємося розглянути всі можливі варіанти застосування лазерів у технологічних процесах ювелірної промисловості. Одним з перших застосувань лазерів була пробивання отворів у годинникових каменях. Свердління отворів завжди було надзвичайно трудомісткою операцією. Сучасна лазерна технологія дозволяє отримувати отвори необхідної форми в каменях різних типів з високою швидкістю і якістю.

Одним з цікавих методів обробки дорогоцінних металів є маркування й гравірування. Сучасні лазери, оснащені комп'ютерним керуванням, дозволяють наносити на метал методом лазерного маркування й гравірування (модифікації поверхні під впливом лазерного випромінювання) практично будь-яку графічну інформацію - малюнки, написи, вензелі, логотипи. Причому зображення можна наносити як у растровому, так й у контурному зображенні. Сучасне устаткування дозволяє переміщати лазерний промінь зі швидкістю більше двох метрів у хвилину й забезпечувати високу роздільну здатність. Також цікавим застосуванням лазерної технології гравірування є нанесення лазером різних логотипів, вензелів, товарних марок і знаків на елементи столового посуду, як з дорогоцінних металів, так і недорогоцінних металів, наприклад для позначення «нерж.» на лезах ножів.

Лазерна техніка отримала використання і у військовій галузі До теперішнього часу склалися основні напрямки, по яких іде впровадження лазерної техніки у військову справу. Цими напрямками є:

1. Лазерна локація (наземна, бортова, підводна).

2. Лазерний зв'язок.

3. Лазерні навігаційні системи.

4. Лазерна зброя.

5. Лазерні системи ПРО й ПКО.

Зараз, отримані такі параметри випромінювання лазерів, які здатні істотно підвищити тактико-технічні дані різних зразків військової апаратури.

Лазерною локацією називають область оптоелектроніки, що займається виявленням і визначенням місця розташування різних об'єктів за допомогою електромагнітних хвиль оптичного діапазону, випромінюваного лазерами. Об'єктами лазерної локації можуть бути танки, кораблі, ракети, супутники, промислові й військові споруди. Лазерна локація здійснюється активним методом. Оптична локація часто використовується, особливо в космосі (де немає поглинаючого впливу атмосфери) і під водою (де для ряду хвиль оптичного діапазону існують вікна прозорості). В основі лазерної локації, так само як і радіолокації, лежать три основні властивості електромагнітних хвиль:

1. Здатність відбиватися від об'єктів.

2. Здатність поширюватися прямолінійно. Використання вузько направленого лазерного променя дозволяє визначити напрямок на об'єкт (пеленг цілі).

3. Здатність лазерного випромінювання поширюватися з постійної швидкістю дає можливість визначати дальність до об'єкта.

Лазерна дальнометрія є однією з перших областей практичного застосування лазерів у військової техніці. Перші досвіди відносяться до 1961 року, а зараз лазерні далекоміри використаються й у наземній військовій техніці (артилерійські), і в авіації (далекоміри, висотоміри), і на флоті.

Основним прикладом роботи напівпровідникових лазерів у комп’ютерній техніці є магнітооптичний накопичувач (МО). МО накопичувач побудований на основі сполучення магнітного й оптичного принципу зберігання інформації. Запис інформації проводиться при допомозі променя лазера й магнітного поля, а зчитування за допомогою одного тільки лазера. У процесі запису на МО-диск лазерний промінь нагріває певні точки на диску, і під впливом температури опірність зміні полярності, для нагрітої точки різко падає, що дозволяє магнітному полю змінити полярність точки. Після закінчення нагрівання опірність знову збільшується але полярність нагрітої точки залишається пропорційною до величини магнітного поля застосованої до неї в момент нагрівання.

Область застосування МО- дисків визначається його високими характеристиками по надійності, об'єму. Магнітооптичні диски необхідні для процесів, що вимагають великого дискового об'єму, це такі завдання, як САПР, обробка зображень, звуку та відеоінформації. Однак невелика швидкість доступу до даних, не дає можливості застосовувати МО диски для завдань із критичною швидкістю.

Лазерні системи отримали застосування у голографії, за їх допомогою проводять запис та зберігання інформації. І перелік галузей використання лазерних систем зростає.

Висновки.

Останнім часом в Україні та за кордоном були проведені значні дослідження в області квантової електроніки, були створені різноманітні лазери, які побудовані на нових матеріалах, створено прилади, які використовують лазери під час свого функціонування. Лазери тепер застосовуються у локації й у зв'язку, у космосі й на землі, у медицині й будівництві, в обчислювальній техніці й промисловості, у військовій техніці. З'явився новий науковий напрямок цілком і повністю зобов’язаний своїй появі цим пристроям – голографія.

Обмежений об'єм роботи не дозволив розглянути такий важливий аспект квантової електроніки, як лазерний термоядерний синтез, розглянути використання лазерного випромінювання для одержання термоядерної плазми. Не розглянуті такі важливі аспекти, як лазерний поділ ізотопів, лазерне одержання чистих речовин, лазерна хімія й багато чого іншого.

У підсумку слід відзначити, що лазери та мазери отримали широке використання у багатьох галузях промисловості, науці та побуті. І їх використання тільки зростатиме. Ще років 15 назад лазер був чимось недосяжним, побачити його можна було тільки по телебаченню у науково-популярних передачах. Тепер лазери стали буденною річчю, звісно мова йде про прості лазери, лазерні указки тощо. Тому передбачити наскільки зросте використання цих пристроїв у майбутньому досить важко. Але можна бути впевненим у одному їх використання тільки зростатиме.

Список використаної літератури.

1. Донина Н.М. Возникновение квантовой электроники. М.: Наука, 1974, 345 с.

2. Реди Дж. Промышленное применение лазеров. М.: Мир, 1991, 256 с.

3. Приезжев А. В., Тучин В. В., Шубочкин Л. П. Лазерная диагностика в биологии и медицине. М.: Наука, 1989, 278 с.

4. Тарасов Л. В. Лазеры действительность и надежды. М.: Наука, 1985, 178 с.

5. Воронин В. Г., Наний О. Е., Полиектова Н. А. Перспективы практического применения волоконно-оптических параметрических усилителей. Lightwave. Russian Edition. №1, 2007, ст. 51 – 56.

6. Василевский А. М. Оптическая электроника Л.: Энергоатомиздат, 1990, 344 с.

7. Верещагин И. К. Введение в оптоэлектронику М.: Высшая школа, 1991, 320 с.

8. Клышко Д. Н. Физические основы квантовой электроники М.: Наука, 1986, 287 с.

9. Кондиленко И. И. Физика лазеров. К.: Высшая школа. 1984. 256 с.

10. Лисиця М. П., Халімонова І. М. Лазери в науці та техніці. К.: Наукова думка, 1986, 244 с.

11. Химическая энциклопедия в 5 т. / под ред. И. Л. Кнунянца. – М.: Советская энциклопедия, 1990.

35