Laser (английски
Laser (Engl ЛАЗЕР -. Усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на лъчиста, «усилване на светлината чрез стимулирано излъчване") - устройство, което използва квантово-механичен ефект от стимулирани (стимулирани) светлина за създаване на лъч на последователна поток. Лазерният лъч може да бъде непрекъснат, с постоянна амплитуда, или импулс, достигайки изключително високи пикови правомощия. В много конструкции на лазерния елемент работа се използва като оптичен усилвател за излъчване от друг източник. Усиленият сигнал е много точно съвпада с оригиналния дължина на вълната, фаза и поляризация, е много важно в оптични комуникационни устройства. Конвенционални източници на светлина като лампа с нажежаема жичка, излъчват светлина в различни посоки с широка гама от дължини на вълните. Повечето от тях също непоследователен, т.е. фазата на електромагнитната вълна, излъчвана от тях е обект на случайни колебания. Радиация конвенционален източник не могат, без използването на специални мерки, за да се получи стабилна намеса модел. Освен това, не-лазерни източници на светлина обикновено има не fixability поляризация. За разлика от лазерната светлина е монохроматичен и последователно, т.е. има постоянна дължина на вълната и предвидим фаза и добре определена поляризация.
От друга страна, някои видове лазери, течни лазери като разтвори за боядисване или многоцветни твърдотелен лазер може да генерира набор от честоти (видове оптични кухина) в широк спектрален диапазон; тази функция прави възможно генерирането на ultrashort импулси от порядъка на няколко фемтосекунди (10-15 секунди) чрез режима на синхронизация.
Лазери са създадени на кръстопътя на две науки - квантовата механика и термодинамиката, но в действителност, много видове лазери са разработени от пробата и грешката.
Принцип и история на изобретението
Твърд лазер устройство на първо място в света рубин (1- рубин прът, флаш лампата изпомпване 2-, 3- отразяваща обвивка 4- лазерен лъч, половин огледало 5-, 6- непрозрачни огледало 7- електроди запалване)
Основната идея на лазера е в популациите на електронния инверсия от "изпомпване" на работния флуид, сумиране енергия към него, като светлина или електрически импулси. Работният флуид се поставя в оптичния резонатор, докато циркулиращата вълна в които енергийните увеличава експоненциално поради стимулирани механизъм на емисиите. В този случай, за изпомпване енергия трябва да надвишава определен праг, в противен случай загубите в резонатора ще надхвърлят печалбата и изходна мощност е много малък.
Хелий-неонов лазер. Светлинен лъч в центъра - това не е всъщност лазерен лъч и електрически блясък, генерираща разряд, точно както това се случва в неонови лампи. Beam се очаква на екрана в дясно, под формата на излъчваща червена точка.
Инверсията на популациите на д също лежи в основата на masers, които са по същество подобни на лазери, но работи в диапазона микровълнова печка. Първите masers бяха направени в 1953-1954. NG Басов и А. М. Prohorovym, и независимо от техния американски Таунс и неговите колеги. За разлика от лазери Басов и Прохоров, който намери начин да се използва повече от два енергийни нива, Таунс мазер не може да работи непрекъснато. През 1964 г. Басов и Прохоров, и Таунс получава Нобелова награда за физика "за новаторски трудове в областта на квантовата електроника, което позволи да се създаде осцилатори и усилватели основава на принципа на мазер и лазер."
лазерното лъчение може да бъде толкова силен, че може да намали стомана и други метали. Въпреки факта, че лазерният лъч може да се фокусира в много малка точка, то винаги ще има краен ненулев размер се дължи на дифракция. От друга страна, размерът на фокусирания лазерен лъч винаги ще бъде много по-малка от тази на лъча, генерирани от всеки друг метод. Например, една малка лаборатория лъч на хелий-неонов лазер с разпръсне само на около 1,5 километра от Земята и Луната. Разбира се, някои лазери, особено полупроводници, поради малкия си размер, създава силно различаващи се лъч. Въпреки това, този проблем може да бъде решен чрез използването на лещи.
Влиянието на дифракция може да бъде заобиколена с помощта вълноводи, в този случай на оптичен линия.
Използването на лазери
Откакто развитието на лазера е устройство, което само по себе си търси задачи. Лазери са били използвани в различни области - от корекция на зрението, за да управляват моторни превозни средства, от космическите полети до сливане. Лазерът се превърна в един от най-важните изобретения на ХХ век.
Изключително широко използване на лазери в областта на науката и индустрията се дължи на техните уникални свойства - кохерентни, едноцветни и способността да се постигне най-високата плътност на мощността на излъчването. Например, съгласуваността на лазерния лъч позволява да се съсредоточи в една точка по същество съвпада по размер с дифракционната граница, която за видимата светлина е само на няколко стотици нанометра. Това позволява на устройствата за лазерно запис за съхраняване гигабайта данни за оптични дискове, например, DVD формат. Е фокусираният лъч дава възможност за огромна плътност на радиация достатъчно за рязане, топене и дори изпаряване на най огнеупорни материали. Например, YAG лазер с неодим допинг в честотния режим удвояване работи при дължина на вълната 532 нм (зелен спектрална област) и при мощност само 10 вата може да се постигне енергия от порядъка на няколко мегавата на квадратен сантиметър. В действителност, разбира се, се фокусира лъча с ограничен срок на дифракция е изключително трудно.
Популярни заблуди
Всичко на съвременната поп култура, особено на бойците и научна фантастика, пълни с погрешни схващания за лазерна технология. Например, противно на филмите, като "Междузвездни войни", лазерният лъч е напълно невидим във вакуум, а повечето от въздуха. Beam "изгаряне" разпръснати само от частици, например прах - точно като слънчевите лъчи са видими в прашна атмосфера или в мъгла. Само много високи енергийни лъчи могат да бъдат видими в чист въздух поради разсейване на електромагнитни вълни или Раман (Раман) разсейване.
В допълнение, в научнофантастичните филми лъч се разпространява доста бавно, така че неговото движение може да се проследи за окото, просто като индикатор. В действителност, на лазерния лъч се разпространява със скоростта на светлината, а ние трябва да го видите още по цялата дължина.
Друг пример - в много филми герой открива и избягва контур защита лазер, пръскане вещество във въздуха. В действителност, инфрачервени лазерни диоди, за да направи по-лесно и по-евтино, отколкото излъчват видима светлина. Ето защо, за да се използват лазери с видима светлина в системите за сигурност напълно безсмислени.
Лазерно нарязани във филм обикновено е всичко, което ще падне под ръка. Изненадващо, никой не обръща внимание, че силата на отразения лъч, който се нарязва на стоманени врати, това е достатъчно, за да навреди на ретината нападателя, който не носи очила.
сигурността на лазера
Дори ниска мощност лазери (с изходна мощност от няколко миливата) могат да бъдат опасни за окото. За видими дължини на вълните (400-700 нанометра), които са добре пропусната и обектив фокус, лазерният лъч да влезе в окото, дори и за няколко секунди, може да доведе до частична или дори пълна загуба на зрението. По-висока мощност лазери дори може да доведе до увреждане на кожата.
Лазери са разделени в четири класа безопасност 1 - почти сигурно, до 4, при който дори разсеяна светлина може да предизвика очни или изгаряния на кожата.
Decal CD-рекордер, предупреждение за използването на полупроводников лазер устройство в клас 1
Клас 1. Лазери и лазерни маломощни системи, които не могат да отделят нивото на мощност, превишаваща максимално допустимите експозиция. Лазери и лазерни системи Клас 1 не е в състояние да причинят увреждане на човешкото око.
* Клас 2. Ниска мощност лазери, които могат да доведат до увреждане на човешкото око, когато търсят директно в лазера в продължение на дълъг период от време. Тези лазери не трябва да се използва на равнище на главата.
* Клас 3а. Лазери и лазерни системи, които обикновено не се представляват опасност, ако погледнете на лазера с невъоръжено око, само в рамките на кратък период от време. Лазери могат да бъдат опасни, когато се гледа с оптични уреди (бинокъл, телескоп).
* Клас 3B. Лазери и лазерни системи, които са опасни, ако търсите директно в лазер. Същото важи и за огледално отражение на лазерен лъч.
* Клас 4. Лазери и лазерни системи с голяма мощност, която може да причини сериозна повреда на кратки импулси на човешкото око (<0,25 с) прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого. Лазеры и лазерные системы данного класса способны причинить значительное повреждение коже человека, а также оказать опасное воздействие на легко воспламеняющие и горючие материалы.
лазер полупроводникови използва в възел HP LaserJet 5L поколение на изображението принтер
Полупроводникови лазерни диоди
о Най-често срещаният тип на лазер: използвани в лазерни указатели, лазерни принтери, телекомуникации и оптични носители (CD / DVD). Мощните лазерни диоди се използват за изпомпване на твърди лазери днес.
* Лазери с външно кухина (Външен кухина лазери), се използват за създаване на високо енергийни импулси
* Dye лазери лазер тип, като се използва като активно среда разтвор на органични багрила в етилов алкохол или етилен гликол. Оставя prerestroyku дължина на вълната в диапазона от 350 нм до 850 нм (в зависимост от вида на багрило). Заявление - спектроскопия, медицина (включително фотодинамична терапия), фотохимия.
* Лазери с квантовата каскада
* лазери със свободни електрони
* YAG - YAG
* KGW - калиев гадолиний волфрамат
* YLF - итрий флуорид-литий