уже было зарегистрировано большое число нейтронов, что указывает на возникновение термоядерной реакции. Наблюдалась также сжатие мишени. Однако получаемые результаты еще весьма далеки от того, чтобы термоядерная энергия была равна энергии, подводимой к лазеру. Существует мнение, что сооружение термоядерного реактора, если это вообще осуществимо, не будет закончено в 20-м столетии.

Более близкой перспективной использования лазерного термоядерного синтеза может быть не электростанция, а лазерный термоядерный космический двигатель, который может иметь характеристики, недоступные двигателям на химическом топливе и плазменным двигателям на основе ядерных реакторов деления.

7.2. Применение в голографии

Голография – это метод, который совершил революцию в науке и технике. Он позволяет создавать трехмерные изображения объекта исследования. Голография, открытая Д. Габором в 1948 г. как метод повышения разрешения электронных микроскопов, нашла практическое применение лишь после изобретения лазера.

Голография как способ записи и воспроизведения трехмерных изображений до сих пор имела значительный успех в качестве голографического искусства, чем для научных исследований. Чтобы получить голограмму на фотопластинке, необходимо иметь два набора монохроматических световых волн, которые интерферируют в плоскости фотографического слоя. Эти два пучка получают от одного лазера с помощью светоделительной пластинки, при этом один пучок попадает непосредственно на фотопластинку, а другой рассеянно отражается от объекта съемки. В результате когерентности пучков на пластинке будет создана интерференционная картина-голограмма, при этом интерференционные полосы на голограмме содержат полную информацию об объекте.

Для записи голограммы необходимо удовлетворить следующим трем основным условиям: степень когерентности лазерного излучения должна быть достаточной для того, чтобы на фотопластинке могла образоваться интерференционная картина, относительное положение объекта, фотопластинки и лазерного пучка не должно меняться во время экспозиции фото-

115

пластинки, фотопластинка должна иметь достаточную разрешающую способность для записи интерференционных полос ~ 2 000 лин/мм.

В научных приложениях в последние годы широко используется голографический метод, который позволяет записывать и измерять напряжения и вибрации трехмерных объектов, распределение плотности частиц в объеме плазмы. Этот метод называется голографической интерферометрией, который получил свое название потому, что измерение смещения производится при помощи интерференции двух волн, одна из которых создается голограммой, снятой до начала исследуемого процесса. В случае статистической голографической интерферометрии с двойной экспозицией на одну и ту же пластинку записываются две голограммы одного и того же объекта, причем одна голограмма записывается до деформации объекта, другая – после. При динамической голографической интерференции (усредненной во времени) записывается одна голограмма, но со временем экспозиции, которое больше периода колебаний. Таким образом, на одну голограмму записывается непрерывная совокупность изображений, соответствующих всем положениям вибрирующего объекта.

7.3. Применение в обработке и записи информации

Лазеры могут быть использованы для записи и считывания закодированной информации оптической памяти ЭВМ. Интерес к такому виду памяти обусловлен той высокой плотностью записи информации, которая может быть достигнута с помощью лазера, поскольку лазерный пучок можно сфокусировать в пятно размером порядка длины волны, что обеспечит плотность записи порядка 107 бит/см2. Процесс записи состоит в том, что в какой-либо нелинейной среде с помощью лазера изменяются коэффициент пропускания или отражения данного материала. Разработаны оптические элементы памяти, использующие метод голографии (голографическая память). Информацию, записанную на таких носителях, стереть невозможно. Хотя технологическая осуществимость оптической памяти уже продемонстрирована, ее экономическая жизнеспособность является весьма сомнительной.

Применением лазера, ориентированным на широкого потребителя, является видеодиск, а также звуковой диск, которые пришли на замену

116

современным дискам. Запись оптических видео- и звукодисков осуществляется с помощью специального оборудования, а воспроизводится с помощью лазера. Важнейшим преимуществом лазерных дисков является то, что на них можно записать информацию с высокой плотностью и процесс воспроизведения не требует механического контакта с диском, т. е. отсутствует износ диска.

7.4. Применение в оптической связи

При переходе от микроволнового к оптическому диапазону увеличивается ширина полосы кабеля в 104 раз, что позволяет резко увеличить количество информации, передаваемой по одному каналу. Чрезвычайно низкое затухание энергии в современных оптических волноводах ~0,5 дБ/км открывает большие возможности их исследования для дальнейшей связи. Типичная волоконно-оптическая система связи состоит из лазерного источника света, устойчивого оптического согласования, направляющего свет в волокно, и приемника (фотодиода), устанавливаемого на конце линии связи и также согласованного с оптическим волноводом. Вдоль линии связи располагают ретрансляторы, причем расстояние между ними может составлять 2–50 км. Ретранслятор состоит из приемника и излучателя. В качестве источников света применяются полупроводниковые лазеры на двойной гетероструктуре , ресурс их доведен до ~ 50 Мбит/с. Поскольку в условиях плохой видимости свет быстро затухает, то в открытой (без использования волноводов) связи лазеры применяют в системе космической связи. В этом случае используется лазер на неодиме в гранате со скоростью передачи информации до 109 бит/с.

7.5.Применение в биологии и медицине

Вбиологии и медицине лазеры получают все больше распространение. В биологии лазер используют главным образом для диагностических целей: флуоресценция, вызванная действием сверхкоротких лазерных импульсов в молекулах ДНК, резонансное комбинационное рассеяние для изучения биомолекул, таких как гемоглобин или родопсин ( последний – ответсвенен за механизм зрения), фотокорреляционная спектроскопия для

117

получения информации о структуре и степени агрегации различных биомолекул, пикосекундные импульсно-фотолизные методы наблюдения динамических свойств биомолекул в возбужденном состоянии. В биологии лазеры используются также для создании необратимых изменений в данной биомолекуле.

Вмедицине лазеры применяются в хирургии и офтальмологии. Развиваются также и некоторые диагностические методы с помощью лазера (доплеровская анемометрия кровотока, лазерная флуоресцентная бронхоскопия для выявления легочных опухолей в их ранней стадии и др.). В хирургии сфокусированный лазерный пучок (чаще СО2-лазер) используется вместо обычного скальпеля. Инфракрасное излучение СО2-лазера сильно поглощается молекулами воды в ткани, что приводит к интенсивному испарению этих молекул с последующим рассечением ткани. Принципиальные преимущества лазерного скальпеля: 1) состоят в том, что разрез может быть произведен с высокой точностью, особенно если пучок направляется микроскопом (лазерная микроскопия); 2) возможность проводить операции на недоступных участках; 3) вследствие прожигающего действия лазерного излучения на кровеносные сосуды резко уменьшается потеря крови; 4) ограниченное прикосновение в соседние ткани.

Вофтальмологии лазер применяется для лечения отслоения сетчатки глаза, когда лазерный пучок приваривает сетчатку к задней сетке глаза. При лечении глаукомы сфокусированный лазерный пучок пробивает в задней стенке глаза микроотверстие, что приводит к снятию повышенного глазного давления. Использование лазеров в офтальмологии не просто улучшает качество хирургических операций, а создает новые, не осуществимые другим путем лечебные и диагностические возможности.

Лазеры находят широкое применение при лечении тяжелых ожогов, когда на месте ожога образуется короста и традиционные методы становятся уже неэффективными. Облучая образующуюся после ожога коросту, не срезая ее, как это часто делается и сейчас, излучением УФ-лазера можно за несколько часов добиться почти 100 % заживления ожога, причем без всяких рубцов. УФ-излучение, проникая под коросту, убивает образовавшиеся микробы и стимулирует биологический рост ткани.

118