Свойства лазерного излучения

Лазеры обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света. Широкое применение лазеров связано со следующими свойствами лазерного излучения:

• монохроматичность;

• когерентность;

• малый угол расхождения лазерного пучка

• большая плотность потока энергии.

Обычные источники света генерируют излучение широкого диапазона частот; преломляясь в призме, свет от лампочки превращается в радугу – спектр (явление дисперсии света). Лазерное излучение обладает высокой монохроматичностью, т.е. имеет только одну длину волны, один цвет. Монохроматический свет лазера, проходя через призму, не разлагается. Линза фокусирует белый свет в радужное пятнышко, а лазерный луч в крошечную точку, диаметр которой может составлять тысячные доли миллиметра. Благодаря этому свойству лазерного луча стала возможной оптическая запись информации с высокой плотностью. Крохотные оптические диски вмещают сотни мегабайт информации.

Все фотоны лазерного излучения одинаковы, поэтому лазерное излучение строго когерентно. Высокая когерентность лазерного излучения открывает широкие перспективы использования лазеров для целей радиосвязи, в частности, для направленной радиосвязи в космосе. Высокая когерентность лазерного луча позволила осуществить такое замечательное явление как голография.

Угловая ширина генерируемого лазером светового пучка столь мала, что, используя телескопическую фокусировку, можно получить на поверхности Луны пятно света диаметром всего 3 км. Большая мощность и узость пучка позволяют при фокусировке с помощью линзы получить плотность потока энергии, в 1000 раз превышающую плотность потока энергии, которую можно получить фокусировкой солнечного света.

Лазер – самый мощный в настоящее время источник света. В узком интервале спектра кратковременно (10^–11 с) достигается мощность излучения 10¹² – 10¹³ Вт с одного см². Мощность излучения Солнца составляет 7×10³ Вт с той же площади, причем суммарно по всему спектру. Напряженность электрического поля в электромагнитной волне, излучаемой лазером, превышает напряженность поля внутри атома.

Применение лазеров

На заре развития лазерной техники французский физик Луи де Бройль сказал: ”Лазеру уготовано большое будущее. Трудно предугадать, где и как он будет применяться, но я думаю, что лазер – это целая техническая эпоха”. Необычные свойства лазерного излучения находят в настоящее время широкое применение. Громадная концентрация энергии на относительно малых участках позволяет использовать лазеры для резки металлов. Процесс лазерной резки выполняется с высокими скоростями и обеспечивает высокое качество поверхностей реза. Лазеры применяются для сверления отверстий в прочных материалах, для сварки, получения сверхчистых веществ и т.п. Широко применяется лазерное разделение изотопов. Особое значение имеет применение лазера в медицине и особенно в микрохирургии глаза. Лазеры используются в измерительной технике. Лазерные интерферометры используются для сверхточных дистанционных измерений линейных перемещений, коэффициентов преломления среды, давления, температуры.

Таким образом, уникальная способность лазеров концентрировать световую энергию в пространстве, во времени и в узком спектральном интервале дает возможность лазерному лучу сверлить, резать, сваривать, проверять качество обработки деталей и производить множество других важных операций. Лазер – это новая техническая эпоха. Более подробно возможности современных лазерных технологий и перспективы их развития мы рассмотрим на семинарах.