Айхлер Ю., Айхлер Г.-И. Лазеры. Исполнение, управление, применение (2008) (1095903), страница 85
Текст из файла (страница 85)
тввлппв зз.в. Мировой оборот лазеров в 2005 году, 8 млн США таблииа 23.8. МиРовой обоРот лазеРов в 2005 годУ, 5 млн США (Окончание) Все лазеры, кроме диодных Диодные лазеры Тип Оборот Оборот Тип 750-980 нм, > 10 Вт пакеты Волоконныелазеры СО,-лазеры, проточные СО,-лазеры, герметичные Лазеры на зксимере Ионные лазеры > 1 Вт Ионные лазеры, < 1 Вт Гелий-неоновые лазеры Не-Ст)-лазеры Лазеры на красителях 1!3 65 1106 11 3589 980 — 1550 нм > 1500 нм Итого; Итого: 2290 Всатипы лазе в к оме ио ныл к 5 х ф о е о о 5 е З 5 а с д а о Х 5 О.
5 5 63 а сз о 5 о Ф с ф 5 с Ф 5 о о о О. о о. к о са а)' диодные лазеры 63 х х Ф х к Ф х о а 5 С с е Ф 5 О. тп е а. 8 о с;т а а Ф Ф О б) С экономической точки зрения, интересна, прежде всего, скорость ежегодного прироста в области производства лазеров. В настоящее время рынок лазеров растет примерно на 1О % в год. Существующее до сих пор увеличение оборота лазерных устройств соответствует развитию электронных компьютеров, только лишь со сдвигом во времени на 20 лет. На основе такого соответствия можно предположить, что в будущем лазеры достигнут столь же высокого торгового оборота, что и производство компьютеров.
Ф о с Ф 5 ак Ф 5 н с 36 6 З О. ФВ '36 О О. 5 53 С Ое 3 к о к > к СП ка 36 63 о сл Ф .рх 'с а. Ф х и 5 Б 33 к 5 Ф а Ф 63 5 5 с Б » о в 36 з-' Х Ф Ф Ф 5 х х Ф Ф с к а Ф е о ю Ф и х х Ф к Ф х сз о о Ф О 33. р. П р р р 6663»333 124 55! 126 369 !О 35 19 8 1О Ф 63 ф ,о о О О ос о» » а 5 ж 63 Э Фк 5 5 х х Уа» ,-3- а 5 с 5 ст ОО 5 Ф о с и 5 35 Ф и 63 о Б Резюме Открытие лазера в 1960 году привело к созданию высокомошных источников когерентного излучения, позволяющих наблюдать поразительные оптические эффекты. На этой основе возникли новые научные направления: нелинейная оптика и голография.
Сегодня лазеры успешно используются в разных сферах — научной, технической, медицинской. Эти области современной оптики, или <фотоники», развиваются на уровне собственной промышленности с быстро растушим научным потенциалом. Четко выраженных рисков при использовании данных новых технологий пока не установлено, так что в перспективе можно ожидать все более широкого и разнообразного применения лазерных устройств. ЗАДАЧИ 23.1. Какое максимальное число телевизионных каналов (ширина полосы 5 МГц) можно одновременно транслировать с помощью лазерного луча при Х= 1,5 мкм, если предположить, что ширина полосы канала передачи составляет 1О % центральной частоты? 23.2.
Вычислить глубину реза прн резке лазерным лучом без учета теплопроводности. Принять во внимание только примерную энергию испарения Е (г = скорость резания, г= радиус пучка, Р= мощность лазера, р = плотность вещества). 23.3. СО,-лазер 100 Вт с диаметром Р=! см генерирует излучение на занавес (пластик толшиной 0,5 мм). Через какое время произойдет воспламенение этого занавеса (400 'С) (р = 1 г/см', с = 4,2 кДж/кг К)? 23.4. Медицинский Хд-лазер должен за 15 сек. создать зону коагуляции глубиной Н= 5 мм (нагревание ткани с 37 'С до 70 'С).
При упрощенных допущениях вычислить плотность мошности лазерного излучения (плоская геометрия, без теплопроводности, с = 4100 Дж/(кгК), р =! 000 кг/м'). Какова мошность лазера при диаметре пучка 10мм? 23.5. Допустим, лазер на эксимере используется для коррекции кривизны роговицы. На какую глубину х возможен съем ткани импульсом 100 мДж при диаметре пучка ~(= 6 мм? (Теплота испарения Е = 2,2 10' кДж/кгК„плотность р = 1200 кг/м')? 23.6. Каков шаг дифракционной решетки в голограмме, если имеет место плоская опорная и плоская объектная волны, направлениями распространения которых образован угол а? 23.7.
Лазерный луч (Х= 633 нм) направляется перпендикулярно струе жидкости (г = 8 м/с) . Рассеянное излучение обнаруживается под углом 45' относительно направления падения луча. Векторы направлений падения, рассеяние и скорость находятся в одной плоскости. Каким здесь будет сдвиг частоты? 23.8. Сколько бит информации может храниться на компакт-диске плошадью 10 см' при использовании лазера с длиной волны 2= 0,8 и 0,4 мкм? ГЛАВА 24 БЕЗОПАСНОСТЬ ЛАЗЕРНЫХ УСТРОЙСТВ В отношении эксплуатации лазеров действуют изданные европейские нормы «Безопасность лазерных устройств ДИН ЕН 60825 — 1». Одновременно Союзом промышленников и предпринимателей разработаны собственные правила техники безопасности «Лазерное излучение ЧВО 93».
Опасному действию со стороны лазерного излучения особенно подвержены глаза, что ниже будет обсуждаться более подробно. В диапазоне длин волн от 0,4 до 1,4 мкм глаз прозрачен, так что лазерное излучение фокусируется на сетчатке (рис. 24.). При этом образуется фокальное пятно диаметром около 10 мкм, и плотность мощности увеличивается примерно в 500000 раз (= (диаметр зрачка (7 мм): 10 мкм) '). 1,О м в о,а к й Од »~' 0,4 о мод О 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1, 4 Длина волны, мкм Рис.
24.!. Проницаемость человеческого глаза до сетчатки в зависимости от длины волны согласно ЧВО 93. Видимая область спектра составляет от 0,4 до 0,7 мкм Таким образом, в диапазоне от 0,4 до 1,4 мкм лазерное излучение чрезвычайно опасно, так что даже небольшие мошности около 1 мВт при неблагоприятных условиях могут привести к повреждению сетчатки. Но особую осторожность следует проявлять в случае невидимого излучения. В инфракрасных областях В и С (выше 1,4 мкм) излучение активно поглощается тканевой жидкостью, поэтому лучи проникают лишь в верхние слои роговицы. Предельные значения с точки зрения опасности для глаз здесь выше, поскольку отпадает фокусировка через хрусталик глаза.
Также и в ультрафиолетовых областях спектра имеет место сильное поглощение в роговице. Правда, предельные значения в данном случае довольно низкие, поскольку на основе большой квантовой энергии фотонов происходят фотохимические процессы, способные оказывать канцерогенное действие. В этом случае причнняемый вред носит аккумулятивный характер, т. е. даже незначительные облучения со временем могут стать причиной тяжелого заболевания.
(тгО Г гг.з р г рг 24.1. Предельные показатели безопасности для глаз Максимальная допустимая величина облучения зависит от длины волны и продолжительности облучения. Излучение выше этой предельной величины может быть опасной для глаз. В таблице 24.1 приведены упрощенные значения максимально допустимой величины облучения для глаз в случае воздействия одиночными импульсами. Более точные сведения представлены на рис.
24.2. Числовые значения и данные для повторно-импульсных лазеров могут быть получены из стандартов ДИН ЕН 60825 — 1 или ВПЧ В2 (ЧВО 93), где приведены значения максимально допустимой величины облучения для кожи. таблица 24.1. Упрощенные значения максимально допустимой величины облучения роговицы глаза (по нормам ВбЧ В2 (ЧбВ 93)) 1200 ппг Ьи 1400 еп 1050 ппг Ьи 1150 пгп 584 ппг 8ЗЗ пм 400 ппт Ьго 550 пгп 180 пгп Ь1е 302,5 пм Рис.
24.2. Максимально допустимое облучение роговицы глаза при некоторых выборочных длинах волн по ДИН ЕН 60 825 — 1 (выборка из ВОЧ В2 (ЧВСг 93)) При определении плотности мощности и плотности энергии средние значения должны быть получены на основе площадей круга со следующими диаметрами: 1 мм (180 — 400 нм), 7 мм (400-1400 нм), 1 мм (1400 — 10' нм), г < 3 с), 3,5 мм (1400 — 10' нм, г > 3 с), 11 нм (10' — ! 0' нм). Пространство, в котором превышаются максимально допустимые величины облучения, называют езоной лазерного излученияь. Над входом в опасное с этой 10гз 10го а и б 10а о Х в 108 н 6 104 о к 102 к 100 ф 104 10 го 10е 104 104 102 10 102 104 Длительность воздействия,секс ппт = ни жг. л г, и...
„„4Д~Дн3) точки зрения помещение должны быть установлены таблички с соответствующим предупреждением либо сигнальные лампы. В случае лазеров класса 3В и 4 (см. п.24.3) дополнительно предусматривается ограждение — с той целью, чтобы посторонние случайно не попали в опасную зону. Существуют также специальные защитные очки, которые обязаны носить все лица, подвергающиеся потенциальной опасности со стороны лазерного излучения. 24.2. Лазерные защитные очки Лазерные защитные очки должны соответствовать нормам ДИН ЕН 207. Они классифицируются в зависимости от присвоенной им степени защиты Е! — Е)0, причем цифра здесь указывает оптическую плотность.
Связь между степенью защиты и коэффициентом пропускания показана в колонке 2 таблицы 24.2. С помощью этой таблицы можно производить расчеты касательно степени защиты как в случае одиночных импульсов, так и непрерывного режима генерации. При расчете плотности мощности и плотности энергии (Е и Н) должны использоваться упомянутые выше средние значения. 233блииа 24.2. Определение степени защиты на основе плотности мощности или плотности энергии для разных длин волн и разных периодов облучения (Π— непрерывный режим генерации, ! — импульсный режим, К вЂ” режим гигантских импульсов, М вЂ” режим с синхронизацией мод (по данным ВЧО В2 (ЧВО 93)) Степень зашиты Макс плотность энергии или мощности а лиапазоне длин еолн от 180 до 315 нм выше 315 до 1400 нм выше 1400до 1000 нм Длл режима работы лазера / длительности работы, сек.
1,а 30'до 3 10' О >5 3О о > 5 30' !,К 1О' до 5 30' 1,К 30 ло О,3 м < 10' м < 3Оа о >О,3 м < 3Оа н Дж1иг Е Втуи' е Втги' н Джум' Е Втуи' Е Втуи' Ялж1 Е Вт/мг На лазерных защитных очках должна быть указана степень зашиты, длина волны и режим генерации лазера. Не перепутать — опасно для жизни! Помните, что каждая пара очков предназначена для конкретной длины волны. Условные обозначения объясняются в таблице 24.3. 1.1 Е2 ез 1.4 Е5 30 ез Е8 3.9 ыо 3О- 10' 3Оз Юа 3О' Иа ю' 3Оа 10л 10+ Макс. коэфф. спектрального пропусканил при длинах аолм лазера т(л) О.О1 0,3 1 ю и ю' ю' 3О' 10' 30' З 1О' З 3О З 3О' З 3О' З 3О З 3О З 3О' З 3О' З 3Ои З 3О з оа З 3Ое З 3Оо З.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
