Лазер
Лазер (от англ. LASER — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление света за счет вынужденного излучения) — устройство, которое генерирует мощный световой поток за счет явления индуцированного излучения.
В СССР распространение получил термин «оптический квантовый генератор» (ОКГ).
Устройство лазера[править]
- Внешний источник накачки — внешний источник энергии, переводящий активную среду в возбужденное состояние. В газовых лазерах - тлеющий электрический разряд, в жидкостных и волоконных — свет вспомогательного лазера, в твердотельных — импульсная лампа, в полупроводниковых — электрический ток или поток электронов.
- Активная лазерная среда, находящаяся внутри лазера. В зависимости от конструкции, может состоять из кристаллического тела (YAG-лазер), смеси газа (CO₂-лазер) или оптоволокна (волоконный лазер).
- Оптический резонатор — устройство, создающее положительную обратную связь. Это два параллельных зеркала, одно из которых полупрозрачное или имеет отверстие для выхода светового луча. За счет отражения фотонов в зеркалах световые волны многократно проходят по активной среде, повышая эффективность ее использования. На длине резонатора укладывается целое число полуволн. Усиливаются те волны, для которых выполняется условие образования стоячих волн.
- Оптический затвор служит для получения сверхкоротких лазерных импульсов. Позволяет ограничить серию импульсов в режиме свободной генерации и создать управляемый единичный импульс.
Квантовые усилители[править]
Квантовые усилители — лазеры, состоящие из системы накачки и активной среды, но без резонатора. Усилитель ставится на выходе лазера; его импульс вызывает индуцированную генерацию в активной среде усилителя, приводящую к росту энергии излучения.
Физические характеристики[править]
Лазер может генерировать электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 0,1 нм (УФ, ультрафиолетовое излучение) до субмиллиметрового инфракрасного (ИК). Излучение лазера является когерентным и монохромным. Лазерный луч концентрирует большую энергию на минимальной площади облучаемой поверхности.
Виды лазеров[править]
Виды лазеров, применяемые в настоящее время:
- твердотельные лазеры с твердым рабочим веществом (кристаллы искусственного рубина, неодимовые стекла, фтористый кальций, некоторые редкоземельные элементы и др.), обладающие большой мощностью излучения;
- газовые лазеры, в которых в качестве активного вещества используются различные инертные газы (гелий, неон, аргон и др.); они менее мощные по сравнению со твердотельными лазерами;
- полупроводниковые лазеры с использованием арсенида галлия и др., обладающие большим коэффициентом полезного действия и относительно большой удельной мощностью по сравнению с другими лазерами.
- оптоволоконные лазеры в качестве активного элемента используется оптическое волокно легированное редкоземельными элементами (например Эрбием)). Обладают большим коэффициентом полезного действия и большой удельной мощностью.
По режиму работы[править]
- Импульсные лазеры. Дают кратковременные импульсы большой энергии. Импульсное излучение дают твердотельные лазеры.
- Лазеры непрерывного действия. Непрерывное излучение дают газовые лазеры.
По виду активной среды[править]
- Жидкостные лазеры. Могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме.
- Газовые;
- Лазеры на нейтральных атомах
- Ионные лазеры
- Молекулярные лазеры
- Газодинамические лазеры. Разновидность молекулярных газовых лазеров.
- Лазеры на парах металлов
- Химические лазеры
- Эксимерные лазеры.
- Твердотельные;
- Полупроводниковые лазеры
- Волоконооптические лазеры
- Лазеры на свободных электронах;
- Скаттрон (комптоновский лазер)
По способу накачки (возбуждения лазерного вещества)[править]
- газоразрядные (в разрядах на полых электродах, в дуговых, тлеющих разрядах);
- газодинамические (с созданием инверсий населенностей путем расширения горячих газов);
- диодные или инжекционные (возбуждение при прохождении тока в полупроводнике);
- химические лазеры (возбуждение на основе химических реакций);
- с оптической накачкой (с возбуждением при помощи лампы непрерывного горения, лампы-вспышки, светодиода или другого лазера);
- с ядерной накачкой (возбуждение в результате ядерного взрыва или с помощью излучения из атомного реактора);
- с электронно-лучевой накачкой (специальные типы полупроводниковых и газовых лазеров).
По длине волны излучаемого света[править]
Мазер (от Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - квантовый генератор коротких радиоволн.
Применение[править]
В настоящее время лазеры широко применяются во многих сферах человеческой жизни.
- Сварка и резка металла
- В медицине: при проведении хирургических операций выполняется разрез не при помощи ножа, а при помощи лазера, что позволяет проводить операции более точно и с меньшими последствиями, к тому же, исключая возможность всякого заражения, так как лазеры не могут переносить микробы.
- Для передачи информации.
- В измерительных инструментах.
- В производстве, например для маркировки корпусов полупроводниковых чипов.
В культуре[править]
В фантастике распространено лазерное оружие, при этом, часто, его выстрелы анимируются аналогично обычным пулям, что противоречит законам физики: свет распространяется с очень большой скоростью, так что выстрел бы выглядел как непрерывный луч.
См. также[править]
Ссылки[править]
- Лазер. Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия megabook.ru.
