Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Тарлыков В.А. Основы лазерной техники (1990) (1151950), страница 70

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 70)

Их отличает большая пропускная способность, устойчивость к внешним электромагнитным помехам, малая масса, низкая стоимость изготовления, Эти преимущества приводят к тому, что ведется работа по замене дорогостоящих медных телефонных кабелей на волоконные, по которым информация передается в виде оптического сигнала. В нашей стране и за рубежом уже функционирует более ЗОО волоконно-оптических линий связи общей протяженностью около 1О тыс. км. Имеющие место проблемы по созданию стабильных одночастотных лазеров с малой угловой расходимостью излучения и большим ресурсом работы успешно преодолеваются, и в ближайшей пятилетке следует ожидать существенного внедрения волоконно-оптических линий связи в практику передачи информации. В ближайщие годы в практике найдет широкое применение интегральная оптика, где полупроводниковые гетероструктурные зоэ лазеры, волоконио-оптические линии связи, системы управления излучением и фотоприемники размещаются в пределах одного элемента, называемого оптической интегральной схемой.

Степень интеграции данного элемента достаточно высока. Практически оптические интегральные схемы заменят электронные интегральные схемы в силу их очевидного преимущества. Лазерные системы подводной связи и локации играют важную роль в проблеме освоения э1ирового океана. Основной задачей здесь является выбор длины волны излучения, прозрачной для морской воды. Излучение аргонового лазера в сине-зеленой области спектра и излучение второй гармоники ИАГ лазера проходят через морскую воду с минимальным поглощением, Именно иа основе этих лазеров создаются системы подводной связи, локации и обнаружения.

При этом возникают свои проблемы, поскольку вода является плотной оптической средой, рассеивающей излучение лазера, Рассеянный свет создает помехи при выделении полезной информации. Ищутся технические решения, позволяющие решать возникающие проблемы. Уже имеются лазерные системы, осуществляющие связь под водой на расстоянии до 300 м, а локацию морского диа иа глубину 50 м.

Лазерная локация атмосферы приобретает все большую значимость в связи с расширением борьбы за чистоту окружающей среды, поскольку дистанционно возможно определить состав атмосферы, степень загрязнения воздуха, а также измерить стандартные параметры атмосферы: температуру, давление, влажность, скорость ветра и его направление.

Параметры атмосферы рассчитывают по интенсивности и спектру отраженного от атмосферы сигнала. В качестве передатчика в данных системах используют различные типы лазеров, но наиболее перспективным являетси СО,-лазер, поскольку его излучение практически не поглощается самой атмосферой.

а поэтому дальность локации может составлять несколько километров и определяется в основном энергетическими параметрами передатчика. Лазерные приборы управления лучом уже сегодня используются в народном хозяйстве, В качестве излучателя в них служат газовые Не — М-лазеры и иижекционные полупроводниковые лазеры. Приборы позволяют дистанционно управлять различными машинами и механизмами, производящими такие виды работ, как укладка путей, проходка подземных выработок, рытье водосточных канав под заданным углом стока или просто управление какой-либо сельскохозяйственной машиной, Возможно также дистанционное управление роботами или иными исполнительными устройствами.

Лазерные нивелиры позволяют задавать любые направления. В военном деле лазерные приборы управления лучом используются для наведения ракет на малоразмерные наземные, морские и воздушные цели, Применение лазеров в ряде видов измерений позволяет обеспечить максимально достижимую в настоящее время точность.

Поэтому новое определение метра, сформулированное в 1983 г,, регламентирует в качестве этзлониых источников излучение лазера, стабилизироваиное по естественным реперам. И если для линейных измерений направление развития определено на ближайшие годы и уже привело к существенному повышению точности, к появлению многих типов лазерных измерительных приборов, то для угловых измерений этот поиск еще продолжается. Растущие требования к точности измерений вынуждают искать возможности создания более современных угломерных приборов на новых физических принципах, которые позволили бы вывести измерения на эталониый уровень.

Одна из таких возможностей— разработка лазерных приборов. Для угловых измерений используются линейные и кольцевые лазеры. Измереиия осуществляются по непосредственному счету интерференциониых полос иа частоте биений. Применение лазеров в интерферометрах повышает точиость измерений, в первую очередь, благодаря увеличению контрастности и сужению интерференциоииых полос.

Существуют и другие лазерные угломерные устройства, в том числе и иеинтерференционные. Принцип их действия состоит в том, что один и тот же луч двухчастот~ого лазера через поляризатор, установленный на поворачивающемся объекте, поступает на первый фотаприемник, а через неподвижный поляризатор на второй фотоприемиик.

Сигналы с фотоприемников поступают на фазометр. Диапазон измеряемых углов — 2я, погрешность измерения может быть доведена до 10". Схема привлекает простотой, малыми габаритными размерами, болыпим диапазоном, возможностью работы в условиях промышленного предприятия, нечувствительностью к радиальиым и осевым биениям датчика. Н иастоящее время имеется ряд систем измерения угловой скорости на основе кольцевых газовых лазеров, включая лазерные гироскопы. Принцип действия состоит в фиксировании частоты биеиий с последующим вычислением частоты вращеиия.

Может также измеряться угол одиовременно с измерением угловой скорости. Достоинством гоииометра иа основе кольпевого газового лазера является высокая точность измерений, малый шаг дискретности, широкий диапазон измеряемых углов, автономность, цифровой выход, позволяющий автоматизировать процесс измерения, Говоря об угловых измерениях, нельзя не сказать о нанесении угловых шкал с помощью кольцевых газовых лазеров. Для этого частота их биений сообщается исполнительному механизму, который наносит на боковую поверхность вращающейся платформы деления, соответствующие определенному углу.

Могут быть нанесены механические, оптические и другие шкалы. Пена углового деления может составлять 0,7". Также может быть определеио угловое расстояние между удаленными объектами, что представляет интерес в геодезии и астрономии. Лазеры находят широкое применение в медицинской практике и прежде всего в хирургии, онкологии, офтальмологии, дерма- 3$! тологин, стоматологии и других областях. В медицине, как правило, используются газовые лазеры непрерывного или импульсного действия. Механизм взаимодействия лазерного излучения с биологическим объектом еще изучен не до конца, но можно отметить, что имеют место либо тепловые воздействия, либо резонансные взаимодействия с клетками тканей. В хирургии применяются СО;лазеры непрерывного действия.

Принцип основан на тепловом воздействии. Преимущества ла:зерной хирургии состоят в том, что онз является бесконтактной, практически бескровной, стерильной, локальной, дает гладкое зажнвление рассеченной ткани, а отсюда хорошие косметические результаты. Суть лазерной хирургии состоит в том, что излуче. нне СО,-лазера (д = !О.б мкм) посредством свеговода или иной оптической системы подводится к лазерному скальпелю, в котором располагается фокуснрующая оптика с большим фокусным расстоянием. Для облегчения расположения фокального пятна на оперируемом объекте в оптический тракг вводится луч Не — Иелазера или свет от обычной лампы накаливания.

Оба луча фокусируютсн на поверхности оперируемого объекта. Лазерный скальпель имеет все степени подвижности, и хирург им оперирует как обычным скальпелем. Эффективность лазерного реза зависит в основном от режима работы лазера и расположения фокального пятна относительно поверхности, Если плотность лазерного луча оказывается выше допустимой, то это вызывает обугливапие ткани.

Если же плотность луча оказывается ниже допустимой, то рассечение ткани сопровождается большим кровотечением. Прн правильно выбранной плотности мощности имеет место рассечение ткани с минимальной потерей крови, поскольку происходит ее коагуляцня. Недостатком лазерной хирургии является то, что практически трудно регулировать глубину реза. Но тем не менее использование лазерного скальпеля для резекции органов расценивается специалистами как крупное достижение в области хирургии. В онкологии было замечено, что лазерный луч оказывает разрушающее действие на опухолевые клетки.

Механизм разрушения основан на термическом эффекте, вследствие которого возникает разность температур между поверхностнымн и внутренними частямн объекта, приводящая к сильным динамическим эффектам н разрушению опухолевых клеток. Замечено, что импульсный режим работы лазера вызывает более сильный динамический эффект, что в общем-то нежелательно для здоровых клеток. Поэтому в онкологии нашли применение газовые СО,-лазеры непрерывного действия. В офтальмологии лазеры применяют, пожалуй, с первых дней их появлении. С помощью лазера производят приварку сетчатки глаза, сварку сосудов' глазной сосудистой оболочки. В основе лежит тепловое воздействие луча на ткань.

При этом используют импульсные рубиновые лазеры. Хрусталик глаза является фоку- 312 сируюьцей линзой, иоягому лазерное излучение должно лежать в области прозрачности хрусталика. Имеется ряд лазерных установок, которые применяются в клинической практике. Так, в офтальмологии для микрохирургии по лечению глаукомы слу. жат аргоновые лазеры непрерывного излучения в сине-зеленой области спектра.

Характеристики

Список файлов книги