Мощность излучения.

Газовые лазеры в непрерывном режиме обеспечивают мощность излучения Р_непр = 10^-3...10² Вт. Мощность излучения твердотельных лазеров в импульсном режиме достигает 10⁶ Вт. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению импульсной мощности лазерного излучения за счет уменьшения длительности импульса. Так, если в твердотельном лазере с Е=10³ Дж использовать длительность зондирующего импульса t_и= 10^-9 с,то импульсная мощность может составить Р_и= 10¹² Вт. Для примера - при плотности мощности излучения 10⁵ Вт/см² металл плавится, а при 10⁹ Вт/см² - превращается в плазму.

5. Коэффициент полезного действия.

КПД является важным энергетическим параметром и составляет у твердотельных лазеров 1...3,5%, у газовых - 1...15%, у полупроводниковых - 40...60%. Разработчиками постоянно принимаются меры по повышению КПД, т. к. его низкое значение вызывает необходимость охлаждения лазеров до температуры 4...77⁰ К, что резко усложняет конструкцию.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

Лазеры - это оптические квантовые приборы, предназначенные для усиления и генерации когерентного оптического излучения.

Характеристики лазеров принято разделять на спектральные, энергетические и пространственные. Спектральные характеристики лазеров определяют возможность прохождения излучения через различные среды (атмосферу, воду, оптические элементы). Энергетические и пространственные характеристики излучения определяют дальность действия системы в целом, а также выбор элементов и узлов, формирующих диаграмму направленности излучения.

22.Области применение лазеров.

С момента своего изобретения лазеры зарекомендовали себя как «готовые решения ещё не известных проблем». В силу уникальных свойств излучения лазеров, они широко применяются во многих отраслях науки и техники, а также в быту (проигрыватели компакт-дисков, лазерные принтеры, считыватели штрихкодов, лазерные указки и пр.).

В промышленности лазеры используются для резки, сварки и пайки деталей из различных материалов. Высокая температура излучения позволяет сваривать материалы, которые невозможно сварить обычными способами (к примеру, керамику и металл). Луч лазера может быть сфокусирован в точку диаметром порядка микрона, что позволяет использовать его в микроэлектронике (так называемое лазерное скрайбирование).

Лазеры используются для получения поверхностных покрытий материалов (лазерное легирование, лазерная наплавка, вакуумно-лазерное напыление) с целью повышения их износостойкости.

Широкое применение получила также лазерная маркировка промышленных образцов и гравировка изделий из различных материалов. При лазерной обработке материалов на них не оказывается механическое воздействие, поэтому возникают лишь незначительные деформации. Кроме того весь технологический процесс может быть полностью автоматизирован. Лазерная обработка потому характеризуется высокой точностью и производительностью.

Лазеры применяются в голографии для создания самих голограмм и получения гологафического объёмного изображения. Некоторые лазеры, например лазеры на красителях, способны генерировать монохроматический свет практически любой длины волны, при этом импульсы излучения могут достигать 10⁻¹⁶ с, а следовательно и огромных мощностей (так называемые гигантские импульсы). Эти свойства используются в спектроскопии, а также при изучении нелинейных оптических эффектов.

С использованием лазера удалось измерить расстояние до Луны с точностью до нескольких сантиметров. Лазерная локация космических объектов уточнила значение астрономической постоянной и способствовала уточнению систем космической навигации, расширила представления о строении атмосферы и поверхности планет Солнечной системы.

Сверхкороткие импульсы лазерного излучения используются в лазерной химии для запуска и анализа химических реакций. Здесь лазерное излучение позволяет обеспечить точную локализацию, дозированность, абсолютную стерильность и высокую скорость ввода энергии в систему.

В настоящее время разрабатываются различные системы лазерного охлаждения, рассматриваются возможности осуществления с помощью лазеров управляемого термоядерного синтеза.

Лазеры используются и в военных целях, например, в качестве средств наведения и прицеливания. Рассматриваются варианты создания на основе мощных лазеров боевых систем защиты воздушного, морского и наземного базирования.

В медицине лазеры применяются как бескровные скальпели, используются при лечении офтальмологических заболеваний (катаракта, отслоение сетчатки, лазерная коррекция зрения и др.). Широкое применение получили также в косметологии (лазерная эпиляция, лечение сосудистых и пигментных дефектов кожи, лазерный пилинг, удаление татуировок и пигментных пятен).

В настоящее время бурно развивается так называемая лазерная связь. Известно, что чем выше несущая частотаканала связи, тем больше его пропускная способность. Поэтому радиосвязь стремится переходить на всё более короткие длины волн. Длина световой волны в среднем на шесть порядков меньше длины волны радиодиапазона, поэтому посредством лазерного излучения возможна передача гораздо большего объёма информации. Лазерная связь осуществляется как по открытым, так и по закрытым световодным структурам, например, по оптическому волокну. Свет за счёт явления полного внутреннего отражения может распространяться по нему на большие расстояния, практически не ослабляясь.