Лазер
ойств от простого радиоприёмника до
сверхсовременных компьютеров. Основу этих устройств составляют
полупроводниковые блоки и интегральные схемы, имеющие очень небольшие
размеры и тонкую структуру. Соединение отдельных блоков в единое целое
часто сопряжено с определёнными трудностями. И здесь на выручку приходят
лазерные технологии, позволяющие соединить между собой и с изолирующей
подложкой эти тонкие узлы. Лазерный луч можно сконцентрировать в очень
тонкий пучок, имеющий на малых расстояниях практически нулевую
расходимость. Это позволяет сконцентрировать излучаемую энергию на очень
малой площади, например, соответствующей площади контакта между блоками
электронной схемы.
Другой важной областью применения лазеров в промышленности можно считать
использование их в различных контрольно-измерительных приборах. Луч лазера
представляет собой электромагнитную волну со строго определённой длинной.
Зная какое количество длин волн данного лазера укладывается в определённом
отрезке, например, в одном метре, всегда можно вычислить расстояние от
источника лазерного излучения до того или иного объекта. На практике это
определяется по потере мощности лазерного излучения при отражении его от
объекта. Отражённый луч лазера воспринимается фотоэлементом, в результате
чего в анализирующей электрической цепи возникает ток, пропорциональный
интенсивности отражённого луча. Лазерные установки могут быть так же
использованы для контроля степени чистоты обработки поверхности материала и
даже внутренней структуры этих материалов.
2.2 Использование лазеров в информационных технологиях.
Поскольку лазерное излучение является электромагнитной волной, логично
было бы предположить, что лазерный луч можно использовать для передачи
информации примерно так же как мы передаём информацию с помощью радиоволн.
С теоретической точки зрения никаких препятствий этому нет. Но на практике
такая передача информации сталкивается с существенными трудностями. Эти
трудности связаны с особенностями распространения света в атмосфере. Такое
распространение, как известно, в значительной степени зависит от
атмосферных помех: тумана, наличия пыли, атмосферных осадков и т.п. Не
смотря на то, что лазерное излучение обладает совершенно уникальными
свойствами, оно так же не лишено этих недостатков.
Одним из решений проблемы нейтрализации влияния атмосферных помех на
распространение лазерного луча стало использование волоконно-оптических
линий. Основу таких линий составляют тончайшие стеклянные трубочки
(оптические волокна), уложенные в специальную непрозрачную оболочку.
Конфигурация оптических волокон рассчитывается таким образом, чтобы при
прохождении по ним лазерного луча возникал эффект полного отражения, что
практически полностью исключает потери информации при её передаче.
Волоконно-оптические линии обладают огромной пропускной способностью. По
одной нитке такой линии можно одновременно передавать в несколько раз
больше телефонных разговоров, чем по целому многожильному кабелю,
составленному из традиционных медных проводов. Кроме того на
распространение лазерного луча по волоконно-оптическим линиям не оказывают
влияние практически никакие помехи. В настоящее время волоконно-оптические
линии используются при передаче сигналов кабельного телевидения высокого
качества, а так же для обмена информацией между компьютерами через интернет
по выделенным линиям. Существуют уже и телефонные линии, построенные с
использованием оптических волокон.
С появлением полупроводниковых лазеров появилась возможность
использования их для записи и чтения информации на информационных носителях
– лазерных компакт-дисках. Лазерный диск представляет собой круглую
пластинку, изготовленную из алюминия, покрытую прозрачным пластмассовым
защитным слоем. В начале изготавливается так называемый мастер-диск, на
который с помощью луча лазера наносится информация в двоичном
представлении. Лазерный импульс возникает только тогда, когда через
записывающее устройство проходит логическая единица. В момент прохождения
логического нуля импульс не возникает. В результате в некоторых местах
поверхности диска, которые теперь соответствуют логическим единицам в
массиве информации, алюминий испаряется. Мастер-диск служит матрицей, с
которой печатаются многочисленные копии, причём на копии в тех местах, где
на мастер-диске были светоотражающие участки, возникают выемки,
рассеивающие свет, а в тех местах, где на мастер-диске были выемки, на
копии остаются светоотражающие островки. Чтение информации с компакт-диска
осуществляется так же лазером, только значительно меньшей мощности. Луч
лазера направляется на вращающийся с большой скоростью диск под некоторым
углом. Частота лазерных импульсов синхронизирована со скоростью вращения
диска. Луч лазера, попадая на светоотражающий островок, отражается от него
и улавливается фотоэлементом. В результате в электрической цепи
считывающего устройства возникает ток и сигнал воспринимается как
логическая единица. Если же луч лазера попадает на рассеивающую свет
выемку, то отраженный луч проходит мимо фотоэлемента и электрического тока
в цепи считывающего устройства не возникает. В этом случае сигнал
интерпретируется как логический ноль. В настоящее время лазерные компакт-
диски широко используются как для хранения компьютерной информации, так и
для хранения и распространения музыкальных программ, предназначенных для
воспроизведения на лазерных проигрывателях.
2.3 Применение лазеров в медицине.
Совершенно особого разговора заслуживает применение лазеров в медицине.
Ещё на заре развития лазерной техники медиков привлекла возможность
использования лазеров в хирургии. Уже в середине 60-ых годов XX века были
построены лазерные установки, которые с успехом использовались при
хирургических операциях. В этих установках лазер соединен с гибким
световодом, изготовленным из тончайших стеклянных или пластмассовых трубок
(все те же оптические волокна). На конце световода закреплена головка с
фокусирующей линзой. Световод вводится внутрь организма через небольшой
разрез или другим доступным способом. Манипулируя световодом, хирург
направляет луч лазера на оперируемый объект, оставляя нетронутыми соседние
органы и ткани. При этом достигается высокая точность и стерильность
оперативного вмешательства. При таких операциях значительно сокращается
кровопотеря, что облегчает протекание послеоперационной реабилитации.
Особенно широкое применение нашли лазерные инструменты в хирургии глаза.
Глаз, как известно, представляет орган, обладающий очень тонкой структурой.
В хирургии глаза особенно важны точность и быстрота манипуляций. Кроме того
выяснилось, что при правильном подборе частоты излучения лазера оно
свободно проходит через прозрачные ткани глаза, не оказывая на них никакого
действия. Это позволяет делать операции на хрусталике глаза и глазном дне,
не делая никаких разрезов вообще. В настоящее время успешно проводятся
операции по удалению хрусталика путём испарения его очень коротким и мощным
импульсом. При этом не происходит повреждение окружающих тканей, что
ускоряет процесс заживления, составляющий буквально несколько часов. В свою
очередь, это значительно облегчает последующую имплантацию искусственного
хрусталика. Другая успешно освоенная операция – приваривание отслоившейся
сетчатки.
Лазеры довольно успешно применяются и в лечении таких распространённых
сейчас заболеваний глаза как близорукость и дальнозоркость. Одной из причин
этих заболеваний является изменение в силу каких-либо причин конфигурации
роговицы глаза. С помощью очень точно дозированных облучений роговицы
лазерным излучением можно исправить её изъяны, восстановив нормальное
зрение.
Трудно переоценить значение применения лазерной терапии при лечении
многочисленных онкологических заболеваний, вызванных неконтролируемым
делением видоизменённых клеток. Точно фокусируя луч лазера на скоплении
раковых клеток, можно полностью уничтожить эти скопления, не повреждая
здоровые клетки.
Разнообразные лазерные зонды широко используются при диагностике
заболеваний различных внутренних органов, особенно в тех случаях, когда
применение других методов невозможно или сильно затруднено.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведённый выше перечень областей применения лазера является далеко не
полным. Здесь не рассматриваются некоторые специальные области применения
этого инструмента. Одной из таких областей является голография – объёмная
фотография. Использование лазера при фотографировании позволяет получить на
фотопластинке или фотобумаге закодированное в виде интерференционной
картины трёхмерное изображение объекта, которое проявляется
(восстанавливается) при освещении фотопластинки лучом лазера той же
частоты, что использовалась при съёмке. Голография находит широкое
применение в различных отраслях науки, техники, метрологии и т.п.
Высокая энергия лазерного излучения позволяет использовать его при
термоядерном синтезе. Как известно, такой синтез протекает только при очень
высоких температурах порядка 10000 и более градусов. Получить такую
температуру при помощи традиционных средств затруднительно. Лазер, а ещё
лучше комбинация нескольких лазеров, п
| |  скачать работу |
Лазер |
