Светолучевая обработка

С давних пор люди использовали свет как источник энергии. С возникновением волновой теории света и усовершенствованием технологии изготовления оптических линз и стекол было создано множество оптических приборов.

Затем физиками была открыта квантовая природа света. Они выяснили, что обычный полихроматический свет (т.е. свет, состоящий из волн различной длины) может быть получен излучением нагретых тел. А в 1917г. А.Энштейн высказал предположение, что световые волны строго определенной длины можно получить за счет вынужденного (индуцированного) излучения атомов и молекул вещества. Это предположение положило начало развитию нового направления в науке и технике – квантовой электроники. Основная ее задача – это получение когерентного (монохроматического) света, т.е. световой волны строго определенной длины.

В 1960г. был разработан первый ОКГ, в котором в качестве рабочего вещества использовался синтетический рубин. Ученые назвали ОКГ «Лазером» по первым буквам английского выражения Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света с помощью индуцированного излучения). Таким образом термины ОКГ и лазер – синонимы. В 1961г. был создан газовый лазер с активным рабочим телом (смесь гелия и неона). Газовые ОКГ в настоящее время являются наиболее мощными из семейства лазеров.

В целом, по плотности потока энергии (до 10¹³Вт/м), по возможностям управления лазерным лучом и возможности осуществления процесса обработки в самых различных средах лазер не имеет себе равных.

Применение лазеров

Появление лазеров сразу оказало и продолжает оказывать влияние на различные области науки и техники, где стало возможным применение лазеров для решения конкретных научных и технических задач. Проведенные исследования подтвердили возможность значительного улучшения многих оптических приборов и систем при использовании в качестве источника света лазеров и привели к созданию принципиально новых устройств (усилители яркости, квантовые гирометры, быстродействующие оптические схемы и др.). На глазах одного поколения произошло формирование новых научных и технических направлений - голографии, нелинейной и интегральной оптики, лазерных технологий, лазерной химии, использование лазеров для управляемого термоядерного синтеза и других задач энергетики.

Ниже приведен краткий перечень применений лазеров в различных областях науки и техники, где уникальные свойства лазерного излучения обеспечили значительный прогресс или привели к совершенно новым научным и техническим решениям.

С помощью мощных лазеров возможны сварка, закалка, резка и сверление различных материалов без возникновения в них механических напряжений, неизбежных при обычной обработке, и с очень большой точностью, вплоть до нескольких длин волн. Обрабатываются материалы любой твёрдости, металлы, алмазы, рубины и т.п. В последнее время лазеры стали применяться при резке газовых труб и т.п.

Большие возможности открываются перед лазерной техникой в биологии и медицине. Лазерный луч применяется не только в хирургии (например, при операциях на сетчатке глаза) как скальпель, но и в терапии.

Интенсивно развиваются методы лазерной локации и связи. Локация Луны с помощью рубиновых лазеров и специальных уголковых отражателей, доставленных на Луну, позволила увеличить точность измерения расстояний Земля — Луна до нескольких сантиметров. С помощью полупроводникового лазера осуществлена связь со спутником. Разрабатываются лазерные методы геодезических измерений и регистрации сейсмических явлений.

С помощью лазерной техники интенсивно разрабатываются оптические методы обработки передачи и хранения информации, методы голографической записи информации, цветное проекционное телевидение.

Применения лазеров обширны и цель приведенного здесь краткого и неполного перечня - проиллюстрировать то громадное влияние, которое оказало появление лазеров на развитие науки и техники, на жизнь современного общества. Лазеры продолжают внедряться почти во все отрасли народного хозяйства; непрерывно открываются новые возможности их применения.