Применение лазеров в технике

К числу наиболее фундаментальных достижений XX века, несомненно, относится создание оптических квантовых генераторов.

Лазеры – приборы, преобразующие один из видов энергии (электрическую, световую, тепловую, химическую) в монохроматическое, когерентное излучение электромагнитных волн. Само слово «лазер» составлено из первых букв английского словосочетания, означающего «усиление света в результате вынужденного излучения».

Первые расчеты, касающиеся возможности создания лазеров, относились главным образом к газовым лазерам, так как схема энергетических уровней и условие возбуждения в этом случае более понятны, чем для веществ в твердом состоянии.

На возможность усиления света за счет вынужденного испускания впервые указал в 1939 году советский физик В.А. Фабрекант, а в 1955 году одновременно и независимо Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым в СССР и Ч. Таунсом в США был предложен принцип создания первого в мире генератора квантов электромагнитного излучения. Спустя несколько лет в 1960 году американским физиком Мейером был создан первый лазер - оптический квантовый генератор ничтожной мощности на рубине. Затем были созданы гелий-неоновый лазер, работающий в инфракрасной области; лазер, работающий на ионах ртути; аргоновый лазер и др.

Излучателем в лазере могут быть твердые тела, жидкости, газовые смеси, а так же полупроводниковые монокристаллы. Соответственно, лазеры классифицируют на твердотельные, газовые, жидкостные и полупроводниковые.

Твердотельные лазеры могут работать как в импульсном (мощностью до 5·10⁴ кВт), так и непрерывном (мощностью до 1 кВт) режиме. Наиболее широко используемые импульсные лазеры (активный элемент рубин; стекло с неодимом) могут испарить любые металлы и даже алмазы.

У газовых лазеров самый широкий спектральный диапазон излучения и наибольшая мощность в непрерывном режиме. Основное их область применение это, голография, метрология и цветное телевидение.

Жидкостные лазеры по своим характеристикам ближе всего к твердотельным импульсным лазерам, но превосходят их по энергии в импульсе. Такие лазеры находят широкое применение в медицине, химии и ряде научных исследований (например, спектроскопии).

Полупроводниковые лазеры самые миниатюрные приборы: их размеры до долей миллиметра. Эти лазеры обладают малым весом и для своего питания требуют ничтожных количеств энергии. Они являются наиболее эффективными излучателями, в таких системах как высотомеры, дальномеры, переговорные устройства.

В лазере активный элемент возбуждается и генерирует свет под действием энергии системы накачки, в качестве которой применяют: импульсные лампы, газовые разряды, электрический ток, химические реакции. В зависимости от энергетических параметров системы накачки лазер работает в импульсном или в непрерывном режимах.

для выхода наружу светового луча, частично прозрачен. При вспышке ксеноновой лампы, питаемой разрядным током конденсаторов, атомы хрома рубиново го стержня переходят из нормального в возбужденное состояние.