Что такое лазер?

Слово «лазер» является аббревиатурой слов английского выражения «1л§Ы АтрНПсаПоп Ьу 8йти1а1ес1 Епнззюп о!" КасИабоп» - усиление света индуцированным излучением.

Лазером или оптическим квантовым генератором называют устройство, образующее электромагнитное излучение в оптическом диапазоне частот на основе использования вынужденного излучения.

Принцип действия лазера основан на свойстве атома излучать фотоны при переходе атома из возбужденного состояния в основное. При нормальном состоянии большинство атомов находится на основном уровне, а в возбужденном состоянии - небольшое их количество.

В лазере происходит преобразование различных видов энергии в энергию лазерного излучения.

С помощью специальных приемов и подачи на рабочее тело (жидкость, газ, кристалл) энергии накачки (свет, высокочастотное электромагнитное поле и др.) добиваются того, что число атомов, находящихся в возбужденном состоянии, становится значительно больше числа атомов, находящихся на основном уровне энергии.

Атомы рабочего тела переводятся в возбужденное состояние не только световым излучением, но и потоком электронов, радиоактивных частиц и химической реакцией.

Лавинообразный переход атомов за очень короткое время из возбужденного состояния в основное приводит к возникновению лазерного излучения.

Лазер состоит из рабочего тела (активная среда), лампы накачки, зеркального резонатора и, как правило, системы охлаждения.

Рабочее тело, или активная среда, может быть твердым (кристаллы искусственного рубина с добавкой хрома, некоторые соли вольфрамовой и молибденовой кислот, стекла с примесью редкоземельных и других элементов), жидким (пиридин, бензол, толуол, бром-нафталин, нитробензол и др.), газообразным (смесь галлия и неона, галлия и паров кадмия, аргон, криптон, углекислый газ и др.).

Сильная световая вспышка лампы накачки превращает электроны активной среды из основного в возбужденное состояние. Электроны, действуя друг на друга, создают лавинный поток световых фотонов.

Отражаясь от резонансных экранов, фотоны пробивают полупрозрачный зеркальный экран и выходят узким монохроматическим когерентным световым пучком высокой энергии.

Путем подбора тех или иных веществ в качестве активной среды лазер может индуцировать излучение практически на всех длинах волн, начиная с ультрафиолетовых и кончая длинноволновыми инфракрасными.

Отличительными особенностями лазерных излучений являются: монохроматичность излучения (волны строго одной длины); когерентность излучения (все источники излучения испускают электромагнитные волны в одной фазе);

острая направленность луча (малое расхождение).

Эти свойства позволяют с помощью лазера на сравнительно малой площади получать исключительно большие плотности энергии.

Лазерное излучение способно распространяться на значительные расстояния и отражаться от границы раздела двух сред, что позволяет применять это свойство для целей локации, навигации, связи и т. д.

Лазеры также находят широкое применение в медицине (для коагуляции, достижения противовоспалительного и стимулирующего эффекта), в промышленности (для резки, сварки, прошивки отверстий в металлах, сверхтвердых материалах, кристаллах, пайки, точечной сварки, термообработки изделий, раскроя материалов), в контрольно-измерительной технике, для связи в земных и космических условиях и др.