Лазерные системы

В начале 60-х годов ХХ века появились принципиально новые новые источники света - лазеры. В отличие от прежних источников света, область применения лазеров разнообразна и выходит далеко за границы нашего пособия.
Лазерным лучом разрезают материалы (от обычных тканей до стальных листов), сваривают, выполняют хирургические операции; Лазеры применяют для точнейших измерений, используют в вычислительной технике, связи, хирургии. Лазеры применяются в точных измерениях, при резке и сварке материалов, создании трехмерных изображений-голограмм и т.д.

Принципиальная схема лазера следующая : активный элемент, помещенный между двумя взаимно параллельными зеркалами. Зеркала образуют так называемый оптический резонатор; одно из зеркал делают слегка прозрачным, сквозь это зеркало из резанатора выходит лазерный луч. Чтобы началась генерация лазерного излучения, необходимо «накачать» активный элемент энергией от некоторого источника накачки.

Поглощая излучение специальной газоразрядной лампы-осветителя, ионы активного элемента возбуждаются . Возбужденный ион возвращается затем в исходное состояние, испуская фотон определенной частоты. Этот фотон может вызвать возвращение в исходное состояние многих других возбужденных ионов - и тогда родится лавина фотонов одинаковой частоты, летящих в одном и том же направлении . Возможен и иной вариант - фотон поглощается каким-либо невозбужденным ионом. Главное условие, чтобы вынужденное испускание преобладало над поглощением. Для этого производится накачка активного элемента - так, чтобы возбужденных ионов стало больше, чем невозбужденных.

Необходимым условием лазерного излучения является, испусканиие излучения в определенном направлении в пространстве. Для этого предназначаются зеркала резонатора. Их общая оптическая ось выделяет в пространстве направление, в котором формируется лазерный луч.

Таким образом, между зеркалами будет двигаться фотонная лавина, быстро нарастающая за счет процессов вынужденного испускания. Выходя из резонатора через одно из зеркал, эта лавина и формирует лазерный луч.

Термин-лазер возник в результате сокращения«Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation», что в переводе означает «усиление света в результате вынужденного излучения».

Первый лазер появился в 1960 г. Однако историю рождения лазерной техники следует отсчитывать от начала 50-х годов. Дело в том, что способ усиления излучения при помощи вынужденного испускания был сначала реализован не в оптическом, а сверзчачтотнов диапазоне - СВЧ-диапазоне. Соответствующие генераторы излучения (их называли мазерами) были созданы в 1955 г.

Одновременно в СССР (Н.Г.Басов, А.М.Прохоров) и в США (Ч. Таунс).

Для художника по свету важно понимание принципиального отличия лазерного излучения от обычного.

Монохромность излучения -лазер генерирует свет в очень узкой части спектра,поэтому для получения полноцветного излучения необходимо использовать, как минимум три источника-зеленый.синий и красный, конструктивно они могут быть объеденены.

Интенсивностьлазерного излучения на порядки выше чем у обычного источника, поэтому лазерный луч, будет «перебивать» все остальные источники.

Интенсивностьзеленого излучения на порядок выше,чем красного и синего, поэтому фактическую мощность «белого» лазера ,измеряемую в ваттах(или милливатах) рекомендуется определять по самому слабому источнику. В концертной практике, как правило, используются лазеры мощностью 1-5 ватт.

Сверхмалая расходимостьлазерного луча позволяет получить практически парралельный пучок света. Если в обычном направленном источнике света расходимость измеряется в десятках процентов,то в лазере расходимость составляет тысячные доли процента.

Когерентность излучения. В обычных световых источниках кванты света выпускаются беспорядочно, хаотически, несогласованно, то есть некогерентно. В лазере излучение носит вынужденный характер, поэтому генерация фотонов происходит согласованно и по направлению и по фазе. Это явление применяется для создания трехмерных изображений объекта — голограмм.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 205; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!