11. Лазеры. Физические основы работы. Классификация. Структурная схема лазера. Назначение элементов.

12. Лазеры на основе гелий-неон. Схема устройства, особенности излучения.

13. Физические свойства излучения лазера. Режимы работы лазера. Способы повышения мощности.

Физические свойства излучения лазера

Лазерное излучение имеет особые физические свойства:

монохроматичность(одноцветность) – все электромагнитные колебания потока излучения имеют одинаковую частоту и длину волны;

когерентность(синфазность) - совпадение фаз электромагнитных колебаний излучения;

поляризация- фиксированная ориентация векторов электромагнитного излучения в пространстве относительно направления его распространения;

направленность- малая расходимость потока излучения.

Особые свойства лазерного излучения позволяют концентрировать энергию со строго определенными физическими параметрами и высоким потенциалом биологического и лечебного действия на поверхности объекта. Именно в этом заключается принципиальное отличие лазерного излучения от других форм лучистой энергии.

Для достижения высокой мощности лазерного излучениянеобходимо иметь одновременно большое количество возбужденных активных молекул, а для этого соответственно нужно повышать активный объем и плотность рабочего газа и увеличивать концентрацию электронов в разряде, то есть повышать плотность разрядного тока. Предельный кпд СО2-лазера, определяемый свойствами самой молекулы СО2, составляет примерно 40%, и значительная часть энергии, вводимой в разряд в активной среде лазера, выделяется в виде джоулева тепла.

Мощность излучаемого светатем выше, чем выше мощность света накачки и чем меньше потери света внутри резонатора.

Лазерное излучение вследствие его когерентности можно хорошо сфокусировать, так что поперечные размеры области фокусировки становятся сравнимы с длиной световой волны. При этом возрастает плотность световой энергии, а с ней ипоток мощности.

14. Основные характеристики лазера. Особенности лазерного излучения. Способы создания инверсии.

Длина волны лазера

Волна – возмущение (изменение состояния среды или поля), распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.

Длина волны- расстояние, на которое распространяется волна за период, равное расстоянию между двумя ближайшими точками среды, колеблющимися в одной фазе. Длина волны электромагнитного излучения оптического диапазона измеряется в нанометрах (нм) или микрометрах (мкм) ( 1мкм=1000нм).

Частота импульсов лазера

Частота колебаний (импульсов)– физическая величина, равная числу колебаний (импульсов), совершаемых за единицу времени. Единица измерения в СИ – герц (Гц). 1 Гц – эта частота, при которой 1 колебание совершается за одну секунду.

Мощность излучения лазера

Мощность излучения- средняя мощность электромагнитного излучения, переносимая через какую-либо поверхность. Единица измерения в СИ - Ватт (Вт). Плотность мощности излучения - отношение потока излучения к площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения излучения. Единица измерения в СИ - Вт/см2.

Спектр лазерного излучения (цвет лазера)

Ультрафиолетовый диапазонот 180 до 400 нм;

Видимый спектр:

фиолетовый 400-450 нм;

синий 450-480 нм;

голубой 480-510 нм;

зелёный 510-575 нм;

жёлтый 575-585 нм;

оранжевый 585-620 нм;

красный 620-760 нм;

Инфракрасный диапазон:

Ближняя область 760 нм -15 мкм;

Дальняя область 15-30 мкм.

В физиотерапии наиболее часто применяют лазерное излучение красного и ближнего инфрак¬расного диапазонов, которое обладает наибольшим проникающим действием и мягкими биологическими и лечебными эффектами.

Интенсивность лазерного излучения

В зависимости от выходной мощности лазеры подразделяются на:

низкоэнергетические(плотность мощности излучения менее 0.4 Вт/см2)

среднеэнергетические(плотность мощности излучения 0.4-10 Вт/см2)

высокоэнергетические(плотность мощности излучения более 10 Вт/см2).

Лазерное излучение имеет особые физические свойства:

монохроматичность(одноцветность) – все электромагнитные колебания потока излучения имеют одинаковую частоту и длину волны;

когерентность(синфазность) - совпадение фаз электромагнитных колебаний излучения;

поляризация- фиксированная ориентация векторов электромагнитного излучения в пространстве относительно направления его распространения;

направленность- малая расходимость потока излучения.

Инверсия электронных населённостей— одно из фундаментальных понятий, используемых для описания принципов функционированиялазеров.