Назначение и область применения лазеров
той, легко разворачиваемой на
неподготовленных аэродромах, достаточно дешевой и просто комплектуемой с
любыми стоящими на аэродроме системами. Ее основные преимущества
сформулированы следующим образом: имеется возможность производить
приземление самолетов с точностью, превосходящей точность существующих
инструментальных систем посадки; пространственные ориентиры, образованные
лазерными лучами системы за счет рассеяния на неоднородностях атмосферы, на
каплях дождя и частицах дымки, хорошо обнаруживаются в сумерках и ночью с
удалений, превышающих дальность метеовидимости в 2.5-3 раза; система
пространственных ориентиров позволяет летчику установить уверенный контакт
с землей гораздо раньше, чем он начнет различать ориентиры на поверхности
аэродрома, и раньше, чем он установит контакт с огнями малой интенсивности,
располагаемыми на аэродроме.
Лазеры в агропроме
Особенности лазерного излучения привлекли внимание не только физиков,
химиков, металлургов, оптиков. Оказалось, что и одна из древнейших сфер
деятельности человека -- сельскохозяйственная, нуждается во внедрении
лазерных технологий. Пищевая промышленность, а также промышленность
микробиологических препаратов стали использовать лазерное излучение. Уже
сейчас применяется лазерная стимуляция посевного материала, лазерное
дистанционное зондирование полей, космическое землеведение, лазерное
прогнозирование состояния атмосферы, лазерное исследование качества зерна,
лазерный контроль качества яиц и обработка мясных продуктов лазерным
излучением. Ну и, конечно, лазерное излучение используется в машиностроении
пищевой промышленности, например для обработки режущих инструментов,
закалки подшипников и шестерен, контроля поверхности и т.п.
Физическая голография
В 70-е годы происходит бурное развитие технических приложений голографии:
голографической интерферометрии, оптической записи и обработки информации,
Фурье-голографии, радиоголографии, акустоголографии, цифровой голографии,
поляризационной голографии. Вследствие значительного расширение тематики
начинается процесс профессиональной дифференциации ученых-голографистов.
Цифровая голография
Сейчас, в период компьютеризации , все больше физиков обращается к
цифровой голографии как методу всестороннего изучения голографического
процесса. Вычислительная техника с ее широкими возможностями количественной
поточечной обработки изображений позволяет промоделировать весь
голографический процесс от начального момента формирования голограммы до
момента восстановления по ней исходного изображения, включая многие
промежуточные этапы преобразования оптической информации. Цифровая
голография как метод реализации голографического процесса с помощью ЭВМ
стало возможна благодаря наличию детально разработанного математического
аппарата, адекватно описывающего волновое поле лазеров при формировании
голограмм и восстановлении изображения. Достаточно большой опыт расчета
волновых полей на ЭВМ, создание численных методов гармонического анализа
двухмерных сигналов с помощью ЭВМ, разработка весьма эффективного алгоритма
быстрого преобразования Фурье – все это явилось основой применения цифровой
техники в голографии. Процедура получения цифровой голограммы включает в
себя, как правило, следующие этапы: 1. Ввод голографического участка
изображения в ЭВМ; 2. Вычисление амплитудного и фазового спектров
изображения с помощью алгоритмов интегральных преобразований (Фурье,
Френеля); 3. Выполнение подготовительных процедур, зависящих от выбранного
алгоритма выдачи цифровой голограммы на ЭВМ; 4. Выдача голограммы на печать
или фотопленку в увеличенном масштабе; 5. Уменьшение полученной голограммы
до заданных размеров фотографическим способом.
Направления применения голографии
Трехмерная голография: изобразительная фотография, контурная фотография,
импульсная съемка подвижных объектов, радиовидение, звуковидение,
моделирование радиоантенн.
Распознавание образов: чтение печатных текстов, обработка аэрофотоснимков,
ассоциативный поиск, цифровая голография.
Интерферометрия: измерение деформаций поверхностей, неразрушающий
контроль, измерение вибраций, измерение рельефа сложной поверхности,
исследование ударных волн.
Интроскопия: наблюдение в атмосфере, наблюдение головного мозга,
кодирование изображений.
Оптика: компенсация аберраций линз, безлинзовая оптика, микроскопия.
Таким образом, можно отметить, что голографический метод записи информации
является наиболее полным среди всех методов, известных раннее. Поэтому нет
ничего удивительного в том, что голография может найти широкое применение
во многих областях науки и техники: для передачи и обработки информации, в
кибернетике, вычислительной технике, в технологии и приборостроении.
Применение лазеров в военном деле
К настоящему времени сложились основные направления, по которым идет
внедрение лазерной техники в военное дело. Этими направлениями являются:
1.Лазерная локация (наземная, бортовая, подводная).
2. Лазерная связь.
3. Лазерные навигационные системы.
4. Лазерное оружие.
5. Лазерные системы ПРО и ПКО, создаваемая в рамках стратегической
оборонной инициативы – СОИ.
Заключение
Лазеры решительно и притом широким фронтом вторгаются в нашу
действительность. Они необычайно расширили наши возможности в самых
различных областях-- обработке материалов, медицине, измерениях, контроле,
обработке и передачи информации, физических, химических и биологических
исследованиях. Уже сегодня лазерный луч овладел множеством полезных и
интересных профессий. Во многих случаях применение лазерного луча позволяет
получать уникальные результаты. Можно не сомневаться, что в будущем луч
лазера подарит нам новые возможности, представляющиеся сегодня
фантастическими. Мы уже начали привыкать к мысли, что “лазер все может”.
Подчас это мешает трезво оценить реальные возможности лазерной техники на
современном этапе ее развития. Неудивительно, что чрезмерные восторги по
поводу возможностей лазерного луча иногда сменяются некоторым охлаждением к
лазерам. Все это, однако, никак не может замаскировать основной факт — с
изобретением лазера человек получил в свое распоряжение качественно новый,
в высокой степени универсальный, очень эффективный “инструмент” для
повседневной производственной и научной деятельности. С годами этот
“инструмент” будет все более совершенствоваться, а вместе с этим будет
непрерывно расширяться и область применения лазеров.
Нарастающие темпы исследований в области лазерной техники открывают
возможности создания новых типов лазеров со значительно улучшенными
характеристиками, позволяющими расширить области их применения в машино- и
приборостроении. В настоящее время мы являемся свидетелями непрерывно
увеличивающейся мощности излучения как твердотельных, так и газовых
лазеров, работающих в постоянном режиме, что расширяет возможности их
применения при различных технологических операциях: сварке деталей
значительно больших габаритов, резке более толстых листов с большими
скоростями, сверлении с увеличенными скоростями отверстий значительных
диаметров и т.д. Открываются новые возможности в области упрочнения деталей
машин и приборов, а также режущих инструментов. Дальнейшие успехи в этом
направлении пока ограничиваются выходом из строя отдельных оптических
элементов лазера: зеркал, выходных окон и др. – из-за их недостаточно
высокой лучевой прочности. В области повышения лучевой прочности
производятся обширные исследования. Одновременно открываются новые
возможности применения лазеров в технологических операциях. Повышение
стабильности работы лазеров позволяет поднять на новый уровень выполнение
“тонких” операций доводки, размерной обработки локального характера. Для
этой цели, по-видимому, наиболее перспективны лазеры, работающие в
импульсном режиме, длительность импульсов излучения которых не превосходит
нескольких десятков наносекунд.
Одной из характерных особенностей развития современной лазерной
технологии является разделение сфер влияния твердотельных и газовых
лазеров. Твердотельные лазеры в ближайшие годы будут иметь преимущества при
выполнении энергетических импульсных процессов обработки, к которым
относятся точечная сварка, сверление алмазных и рубинных камней, нанесение
рисунков на тонких пленках за один импульс на большой площади и т.д. В тех
случаях, когда для выполнения какой-либо технологической операции
достаточно энергии излучения газовых лазеров, следует отдавать им
предпочтение ввиду более высоких частот повторения импульсов, стабильности
и большого срока службы. Газовые лазеры и установки на их основе
предоставляют технологу-исследователю большие возможности в выборе частот и
режимов работы, что имеет особое значение при обработке и нанесении
различных пленочных покрытий. При этом найдут применение теплохимические и
фотохимические методы воздействия лазерного излучения на материалы, которые
широко используются в различных областях микроэлектроники.
Импульсные лазеры уже на современном уровне превзошли по импульсной
мощности все другие источники энергии, и можно ожидать дальнейшего
улучшения характеристик их излучения. Однако средняя мощность лазеров пока
недостаточна.
Можно предположить, что аргоновые лазеры и лазеры на основе иттриево-
алюминиевого граната найдут широкое применение в технологических процессах
средней энергоемкости, а мощные СО2-лазеры займут особое положение.
Установки на их основе вытеснят традиционное оборудование для резки,
сварки, сверления отверстий, термообработки материалов и изделий в области
тяжелого машиностроения. Здесь СО2- лазеры будут вне конкуренции. Простота
управления интенсивностью управления лазерного излучения в сочетании с
использованием современных средств программного управления позволит
использовать лазерные установки в автоматизированных система
| |  скачать работу |
Назначение и область применения лазеров |
