Лазери навсякъде
Много термини са преминали в общественото съзнание от областта на науката, така че можем да чуем думата лазер стъпка по стъпка. Но знаем ли колко разновидности съществуват, за какво се използват и какви възможности крие бъдещето? Има много области от нашето ежедневие, където срещаме лазери. При касата в магазините лазерен четец на код идентифицира закупените стоки, лазерен лъч сканира цифровата информация, записана на диска в нашия CD плейър, а в CD записващото устройство на нашия компютър данните се записват по същия начин. правят го още по-впечатляващо.
В единия край на измерваното разстояние е лазерът, в другия край е т.нар има ъглово огледало (огледало, което отразява светлината успоредно на себе си); чрез сравняване на фазата на стартовия и връщащия лъчи разстоянието, което трябва да се измери, може да бъде определено чрез радиотехника. Точността на измерването е няколко сантиметра, измереното по този начин разстояние е приблизително. 60 км.
Измерване на разстояние от фиби
Импулсните лазерни далекомери работят на различен принцип: тук те насочват силен лазерен импулс към обекта, който трябва да бъде измерен, и измерват времето, изминало между откриването на лъчението и откриването на обратно разсеяното от обекта лъчение. Точността на измерване е по-малка (няколко dm), измеримото разстояние е приблизително. 10 км. На същия принцип обаче космическите разстояния могат да бъдат измерени с висока точност с по-мощни лазери и допълнително намаляване на разстоянието между лазерните лъчи и с огледала.
Възможностите са добре илюстрирани от лунната експедиция Аполон през 1969 г. След това на повърхността на Луната беше поставена ъглова огледална система и от Земята беше „изстрелян” мощен къс лазерен импулс и беше измерено времето, изминало между откриването на излъчените и върнати фотони. Най-големият проблем беше не самото измерване, а намирането на ъгловата огледална система на Луната, тъй като диаметърът на лазерния лъч на Луната беше само 200 м! По този начин беше възможно да се определи Земята-Луна прибл. 380 000 км с точност 15 см.
Точното измерване на малки разстояния изисква различен метод. Тук се използва редът и съгласуваността на лазерната светлина. Така нареченият. в лазерен интерферометър лазерният лъч е разделен на два под лъча и след това е сглобен отново чрез отражение върху огледалата. Поради светлинни смущения, двата под лъча се усилват или потушават помежду си според разликата в пътя им. Ако единият път на светлината се поддържа постоянен, докато в другия отразяващото огледало се премества от едната крайна точка на разстоянието, което трябва да се измери, до другата крайна точка, то периодично се усилва или настъпва изчезване.
Един период е точно половината от дължината на вълната на лазерната светлина. Чрез измерване на броя на промените, ако знаем дължината на вълната на лазера, може да се определи разстоянието между началната и крайната точка. Тук точността на измерването се определя преди всичко от постоянната дължина на вълната на лазера. Днес съществуват непрекъснати работещи лазери с работна дължина на вълната от 10-12 до 10-13, определени с относителна точност и константа. Достижимата точност на измерване за наличните в търговската мрежа инструменти е по-добра от 0,1 m на разстояние 10 m. Съвременната индустрия има голяма нужда от такива точни измервателни уреди, например при производството и експлоатацията на машини за прецизна обработка или при управлението на оборудване за производство на микроелектронни устройства.
В работилница и поляна
Друг много широк спектър от доказани и широко използвани лазерни приложения е обработката на лазерни материали. Тук се използва, че насоченият лазерен лъч може да бъде фокусиран с леща или вдлъбнато огледало до много малък размер (няколко m петна) и ако мощността на лазера е достатъчно висока, гравитацията на много голяма мощност на светлината може да бъде постигнато в това малко лазерно петно. Абсорбиращата лазерна светлина загрява материала до толкова висока температура, че се топи или изпарява. В допълнение, лазерният лъч може лесно да се контролира и позицията на обработващото лазерно петно може да се контролира.
Оборудването за лазерно рязане, заваряване и термична обработка, работещо на този принцип, има многобройни предимства: бърза, точна, гладка режеща повърхност, равномерен шев и др. и може да се използва върху най-твърдите материали. Единственият им недостатък е, че те са доста скъпи и следователно използването им е предимно при масово производство с висока печалба, напр. тя се е разпространила в автомобилната индустрия или в индустрии, които изискват прецизни техники, като космическата индустрия. Мощността на използваните лазери (непрекъснато работещ въглероден диоксид или Nd-YAG) е 1-10 KW. Струва си да се спомене, че полупроводниковите импулсни лазери също се използват за направа на прецизни отвори и при някои заваръчни задачи.
Тук си струва да споменем накратко подобно приложение, лазерна хирургия; лазерният скалпел се използва успешно в митичната практика от няколко години. Тук се използват същите благоприятни свойства на лазерния лъч, както при машинната обработка: добре контролирана, фокусирана върху малка площ, при високата температура, достигната в това място, избраната телесна тъкан се изпарява локално, докато околната среда не се уврежда. Лазерният лъч може да бъде доставен към външните повърхности на тялото директно към вътрешните части на тялото чрез световодно влакно (ендоскоп). & Iacutegy може да се оперира с висока точност, с малко кървене, при различни лезии на очите, кожата, ларинкса, хранопровода, ушите, носа, стомаха, червата и пикочния мехур. В митовете се използват по-малки лазери (CO2, Nd-YAG, аргон) с мощност 5-100 W. Днес можем да намерим подобно оборудване на много места и в унгарските болници.