8. Применение лазеров

Лазеры являются основным инструментом исследований в новой области физики - нелинейной оптике, к-рая своим возник­новением полностью обязана мощным Л. Оказалось, что вещества, прозрачные для обычных потоков света, меняют свои свойства при больших плотностях световой энергии. Они начинают сильно по­глощать энергию, превращаясь т. о. в малопрозрачные. Наблю­дается и обратное явление: вещества, непрозрачные для небольших плотностей световой энергии, как бы просветляются при ее увели­чении. Развитие теории этих явлений позволило предсказать само­фокусировку света: мощное излучение Л. изменяет показатель преломления среды, создает своеобразную линзу, фокусирующую лаазерный луч. Это явление обнаружено экспериментально.

Л. позволили осуществить новый метод получения объемных и цветных изображений, наз. голографией. Голография тре­бует высокой монохроматичности и направленности света и разви­вается по мере прогресса лазерной техники (см. Голография).

Рубиновый Л. используется в медицине, в аппаратах для глаз­ных операций. Аппарат предназначен для быстрой и безболезненной «приварки» отслоившейся сетчатки глаза к глазному дну. Ведутся

опыты по использованию лазерного луча вместо скальпеля в хирур-

гич. операциях (см. Лазеры в медицине).

Выше уже упоминалось, что в узком интервале частот всю

поверхность Земли с каждого км² Солнца падает световая энергия ~ 0,01 вт. В том же интервале частот каждый см¹ Л. может излучать 100 вт/см² непрерывно. Для того чтобы горячее тело излучало 100 вт/см². его нужно нагреть до темп-ры в тысячи миллиардов К. Эту величину наз. эфф ективной температурой ла­зерного луча Г_Эф. Г_Эф зависит от мощности и ширины

его спектра. Существует закон природы, согласно к-рому нельзя нагреть тело до темп-ры выше той, к-рую имеет «нагреватель», какой бы мощностью он ни обладал. Если, напр., пламя газовой горелки имеет темп-ру 1500°, то она не может расплавить материал с темп-рой плавления в 2000°, какую бы фантастич. мощность эта горелка ни развивала. Эффективная же темп-pa Л. настолько высока, что по

отношению к лазерному лучу понятие тугоплавкости теряет смысл.

Расплавит или нет лазерный луч заданный объем материала - зави­сит лишь от мощности луча и времени его воздействия на материал.

Лазерный луч способен обратить в пар любое вещество; вопрос только в том, какое количество вещества может испарить данный

импульс света, излучаемый Л. Чем больше энергия луча, тем боль­шее количество материала может испарить Л. Возможно, что в буду­щем обработка материала лучом Л. придет на смену др. видам обра ботки. Уже сейчас на основе Л. созданы станки по обработке твердых камней для часов, алмазов и т. д., эффективность при этом намного выше эффективности механич. методов обработки (см. Лазеры в тех­нологии)

При нагреве газовой плазмы лазерным излучением уже достиг­нуты темп-ры 20-Ю⁶ К и получены нейтроны, рожденные возни­кающей при такой темп-ре термоядерной реакцией (см. Лазерное излучение). В литературе широко обсуждается проблема примене­ния Л. для связи и локации, о чем упоминалось выше. Успешное решение этих вопросов связано с разработкой способов модуляции света и его детектирования, быстрого перемещения (сканиро­вания) лазерного луча и т. д. Имеются первые успехи в этом направлении: 1) осуществлена связь со спутником с помощью полу­проводникового Л.; 2) проведены опыты по локации Луны светом рубинового Л. для более точного измерения расстояния Земля — Луна с точностью до 10 ле, что очень важно для астрономии; 3) раз­работаны устройства для передачи телевизионных изображений с помощью светового луча (см. Лазерная связь и локация).

Большие надежды связываются с разработкой на основе Л. элементов вычислительной техники, где вместо электрических будут использоваться световые сигналы, что может во много сотен раз увеличить быстродействие счетно-решающих устройств, роль к-рых в современной науке, промышленности и др. растет с каждым годом. На основе полупроводниковых инжекционных лазеров разработаны логич. элементы счетно-решающих машин и элементы памяти. Это требует существенного улучшения характеристик инжекционных лазеров и их надежности (см. Полупроводниковый лазер).

Качественный скачок в химич. производстве сулит применение Л. для управления химич. реакциями. Идея заключается в том, чтобы осуществлять с помощью монохроматич. излучения Л. изби* рательное воздействие на молекулы, разрушая одни связи в моле­куле без нарушения других. Для этого нужны мощные Л. с плавно

перестраиваемой частотой, создание к-рых является еще далеко не

решенной проблемой. Прогресс, к-рый здесь имеется, вселяет на­дежду на успех в этой области.

С помощью фокусировки лазерного луча на твердую мишень удается получить очень плотную плазму, нагретую до весьма высо­ких темп-р. Изучение свойств такой плазмы имеет большое значение для спектроскопии и проблемы овладения термоядерной энергией (см. Лазерное излучение).

Л. — это новый и очень тонкий прибор, возможности к-рого еще до конца не изучены и, конечно, не исчерпаны. Однако не должно сложиться мнение, что вопросы применения Л. не встречаются ни с какими трудностями и проблемами. И тех и других более чем достаточно, и лишь успешное преодоление их расширит сферу при­менения Л.

^{2) /Гсо у Н. 'г» Vp%^№WTe^75i^}

А. н. Ораевский,

Лазеры, пер. с англ., М., 1964; 5) Квантовая макрофизика, пер. с англ., м. 1967 (Над чем думают физики, вып. 5); 6) К л и м о н т о в и ч Ю. Л., Иван-товые'генераторы света и нелинейная оптика, М., 1966; 7) Б и р н б а у м Д ж., Оптические квантовые генераторы, пер. с англ., М., 1967; 8) Г d и г о р ь ' янц В. В., Зол ни В. Ф., Лазеры сегодня и завтра, М., 196*6; 9) Ми-к а э л я н А. Л., Т е р - М и к а е л я н М. Л., Т у р к о в Ю. Г., Оптиче-

ские генераторы на твердом теле, М., 1967,

_{НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА}