Lézeres technológiák, a lézersugárzás és a lézerfajták - a fejlesztés fogalmai
A lézer sugárzás és a lézerfajták jellemzői
Lézer - ez a szó viszonylag nemrég jelent meg. Kezdetben csak egy szűk fizikusok körét ismerte. Népessége fokozatosan nőtt. És a közelmúltban sokan nem csak a lézerről hallottak, hanem arról is tudnak, hogy milyen nagy lehetőségek rejlenek és potenciálisak. Ugyanakkor leggyakrabban a nem speciális lézer aligha okoz pozitív érzelmeket. A lézer? Semmi érdekes: egy cső a testben, néha még nem vonzó, ahonnan jön egy vékony gerenda - zöld, kék, gyakran vörös. Van itt valami beszélni? Kiderült, hogy van. És szakemberek, és mindenki, aki messze nem ismeri a lézerrel kapcsolatos fizikai jelenségeket. A szakemberek, különösen a fizika, lézerek, életet adott egy nagyon ígéretes tudományos irány - nemlineáris optika, amely a tanulmány terjedésének erős fénynyaláb anyagok, folyadékok és gázok, valamint azok kölcsönhatását az anyaggal. A lézerek új technológiákat hoztak létre egyedülálló képességekkel. Sok lézer - rendkívüli fényforrás, amely gyógyítja a közelgő vakság menet közben, és megüt egy mozgó célpont, azonnal fúrjon egy lyukat nagyon nehéz darab készült, például gyémánt, stb
Melyek a lézersugárzás rendkívüli tulajdonságai, lézersugár? Először is, a lézersugár szinte terjedés nélkül terjed. Emlékezzünk: a reflektorfényben nem töltöttek, használjon egy nagy homorú tükör és a lencse rendszer, amely összegyűjti a fény a forrástól egy gerenda. Ez segít, de ez nem elég: a keresőfénytől körülbelül egy kilométeres távolságban a gerenda kétszer olyan széles lesz. A lézer azonban a tükrök és lencsék gyűjtésére gyakran nem szükséges. Ő maga és nélkülük önmagában szinte párhuzamos fénysugarat bocsát ki. A „majdnem” azt jelenti, hogy a lézersugár nem teljesen párhuzamos: van egy eltérés szögét, de viszonylag kis - körülbelül 10 -5 rad, és mégis, a nagy távolságokat, úgy érezte: a Hold ilyen kibocsátott fény a földről, majd egy kb. 3 km átmérőjű hely.
Másodszor, a lézerfénynek kivételes monokromatikussága van. csak egy hullámhossza van, egy szín. A hagyományos fényforrásoktól eltérően, amelyek atomjai egymástól függetlenül fényt bocsátanak ki, atomok, az atomok következetesen fényt bocsátanak ki. A prizmában visszaverődik, a fehér fénysugár fényes szivárvány-spektrumgá változik, és monokromatikus, monokromatikus fény áthalad rajta lebomlás nélkül. A lencse is visszaverődik a sugarak, összegyűjtve őket a középpontban. De ő összpontosítja a fehér fényt a szivárvány helyén, és a lézersugár egy apró pontra, amelynek átmérője lehet század vagy akár ezredmilliméter. A lézersugár tulajdonságának köszönhetően lehetőség nyílt a nagy sűrűségű adatok optikai rögzítésére - az apró optikai lemezek óriási mennyiségű információt tartalmaznak - több száz megabájtot.
Harmadszor, a lézer a legerősebb fényforrás. Egy szűk tartományban a rövid hatótávolságú (-11 és 10) úgy érjük el, a sugárzási teljesítmény a 10 12 -10 13 W négyzetcentiméterenként, míg a teljesítmény napsugárzás az azonos területe egyenlő a csak 7 .1 0 3 W, ahol egy teljes skáláján . A szűk intervallumon spektrális vonalvastagsága lézerfény, a Sun csak 0,2 W / cm 2. Az elektromos mezőt az elektromágneses hullám a lézer által kibocsátott 10 10 -10 12 / cm; ez meghaladja az atomsorozat térerősségét.
Ezek a lézersugárzás lenyűgöző tulajdonságai új arcot adtak a fénynek. Még a hajnal a fejlesztés lézertechnológia, a francia fizikus Louis de Broglie mondta: „lézerek tartogat nagy jövő nehéz megjósolni, hogy hol és hogyan kell használni, de azt gondolja, hogy a lézer - egy technológiai korszak.”.
1960-ban T. Meiman (USA) létrehozta az első lézer - rubint, amely pulzáló üzemmódban működik. Ebben a helyzetben a szivattyú lámpájának összes energiája nem lézersugárzá alakul át. Legtöbbször a rúd és a tükörház haszontalan, sőt egyszerűen ártalmas melegítéséhez vezet. A nagy teljesítményű impulzus lézereket levegő, víz, és néha folyékony nitrogén áramlik le. Az impulzus lézerek generálásának gyakorisága eléri a 10 millió vakut másodpercenként. Az ilyen lézerek sugárzását folyamatosnak tekintik. Az impulzusos lézer villanása óriási teljesítmény - több ezer watt. Ez a teljesítmény növelhető az aktív lézerelem méretének növelésével. Ezzel az elemzel pedig egy lézersugarat helyezhet el egy flash lámpával, vagyis egy lámpával. egy másik lézer, de tükrök nélkül. Az első lézer fényének impulzusa okozza a második lézert. Mindkét fényimpulzus, amely kialakult, duplázza meg a vakut. De a rúd méretei nem növelhetők végtelenül: minél nagyobb a rúd, annál nagyobb a fényvesztés. Ezért a rúd, még a legjobb anyagoktól is, nem értelme 50-60 cm-nél hosszabb ideig tartani. A kis helyszínen összpontosított sugárzás számos célra felhasználható, ezek közül néhányat az alábbiakban ismertetünk. De ugyanakkor ez egy rövid fényimpulzus. Persze lyukasztás, két fémhuzal hegesztése és sok más hasznos dolog. De sok probléma esetén sokkal kényelmesebb lenne a folyamatos lézersugárzás, például hegesztés vagy vágás. Van ilyen sugárzás is, a gáz lézerek adják. A gázt lézert szinte egyidejűleg a rubinnal hozták létre, ugyanabban az 1960-ban. Hélium és neon keverékén dolgozott. A modern gázlézerek számos gázzal és gőzzel működnek. Mindegyik folyamatos sugárzást biztosít a széles hullámhossz-tartományban: az ultraibolya és az infravörös fény között.
Azonban ezeken az eredményeken a tudósok nem álltak meg. Egy gázdinamikai lézer, hasonlóan a sugárhajtóműhöz, létrejött. Az égéskamrájában a szén-monoxid (szén-monoxid) égetése üzemanyaggal (kerozin, benzin, alkohol) történik. A keletkező gázkeverék szén-dioxidból, nitrogénből és vízgőzből áll. A gázmolekulák izgatottak és üzemkészek: az égéstér hőmérséklete ezerszer fokos, és a nyomás akár 20 atm. Az égetőkamrából származó forró gázok az átterjedő sugárfejön át, amit néha Laval fúvókának neveznek. Ebben a gázban a szuperszonikus sebesség felgyorsul, majdnem nullára hűtve! A visszapillantó tükrök között a gázmolekulák fényt kibocsátó energiát bocsátanak ki, amely 150-200 kW teljesítményű lézersugarat hoz létre. És ez a teljesítmény nem különálló vaku, hanem egy állandó, állandó sugár, fényes, amíg a lézer elfogy az üzemanyagból.
De nem csak a gázlézerek folyamatos sugárzást biztosítanak. Egy félvezető lézert kapott, amely az optikai felvételeket életre keltette. Körülbelül a lehetőségeket a fent leírt lesz egy ötlet róla, sok pc felhasználó kezében egy CD-t, amely vonzó nemcsak a megjelenése, hanem az információs kapacitás: 12 cm-es lemezek írhatók több százezer oldalnyi szöveget.
A félvezető lézerek közül a legjobb a gallium-arzénid, a ritka gallium-elem arzénnal alkotott vegyülete. A sugárzása nem különbözik jelentősen a hatalomból. A közelmúltban intenzív munkát végeztek egy félvezető lézer létrehozására, amely képes folyamatosan nagy teljesítményű sugárzást generálni.
A lézerek mind szilárd testeken, mind pedig gázokon működhetnek. Lehetőség van egy folyékony lézer felépítésére? Kiderült, hogy tudsz. A folyadékok kombinálják mind a szilárd, mind a gáz halmazállapotú lézeranyagok tulajdonságait; Sűrűségük csak néhányszor kisebb, mint a szilárd anyagok sűrűsége (és nem több százezer, mint a gázok sűrűsége). Így a folyékony lézer könnyen elkészíthető olyan erős, mint a szilárdtest lézer. A folyadékok optikai homogenitása nem rosszabb a gázok egyenletességénél, és így nagy volumenűek használatát teszi lehetővé. Ezenkívül a folyadék átszivattyúzható a munkamennyiségen keresztül, folyamatosan megtartva az alacsony hőmérsékletét és az atomok nagy aktivitását.
A legszélesebb körben használt lézerek a nakrasitelah. Úgy hívják őket, mert a munkafolyadék az anilin színezékek vízben, alkoholban, savban és más oldószerekben oldható. A folyadéklámpák a különböző hullámhosszú impulzusokat - az ultraibolya fényektől az infravörös fényig - és a több száz kilowattól több megawattig terjedő fényerőt bocsátják ki, attól függően, hogy milyen színűek. A közelmúltban olyan kémiai lézereket fejlesztettek ki, amelyekben az atomok gerjesztett állapotba kerülnek a kémiai reakciók szivattyúzási energiájának hatására.