Применение лазера: Что такое лазер? И зачем он нужен? 

Что такое лазер, принцип работы лазеров и их применение

Лазер — полезнейшее изобретение, нашедшее применение во многих сферах жизни. Чтобы понять, как оно покорило мир, проследим историю появления лазеров, рассмотрим их виды, а также попытаемся спрогнозировать, по какому из направлений эта технология будет развиваться в дальнейшем.

Лазеры вызывают восторг и неизменно ассоциируются с фантастическими фильмами и наукой будущего. Эти устройства кажутся сверхъестественными, что умело использовали создатели таких популярных блокбастеров, как «Люди X» или «Звездные войны», где джедаи эффектно сражаются на лазерных мечах.

Тем не менее лазеры — это уже давно не фантастика, а рабочий инструмент во многих областях современной науки. Эти устройства, будучи очень функциональными, окружают современного человека в повседневной жизни.

Как расшифровывается?

Английское выражение Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation переводится как «Усиление света посредством вынужденного излучения». По первым буквам этого выражения образована аббревиатура LASER.

Попросту говоря, лазер производит поток света, обладающий чрезвычайной концентрацией.

Кто изобрел лазер?

Первые открытия, подарившие человечеству лазер, были сделаны еще на заре XX века.

Эйнштейн

Еще в 1917 году Альберт Эйнштейн написал революционную работу, в которой заложил основы квантово-механического принципа действия лазера. Революционность заключалась в том, что автор предсказал абсолютно новое явление в физике — вынужденное излучение. Из теории Эйнштейна следует, что свет может излучаться и поглощаться не только спонтанно. Существует также возможность вынужденного (или стимулированного) излучения. Это значит, что возможно «принудить» электроны излучать свет необходимой длины волны в одно и то же время.

Майман

Реализовать эту идею на практике удалось только в 60-е годы двадцатого века. Самый первый лазер создал калифорнийский физик Теодор Майман 16 мая 1960 года. В работе этого лазера использовались кристалл рубина и резонатор Фабри — Перо. Лампа-вспышка являлась источником накачки. Работа лазера была импульсной, волна имела длину 694,3 нм.

Басов, Прохоров и Таунс

В 1952 году академики из СССР Николай Басов и Александр Прохоров рассказали всему миру, что возможно создание микроволнового лазера, работающего на аммиаке. Эта же идея параллельно и независимо развивалась физиком из Америки Чарлзом Таунсом. Он создал и показал, как работает такой лазер, в 1954 году. Спустя десятилетие, в 1964 году, все трое удостоились за эти достижения Нобелевской премии по физике.

Наши дни

Сегодня мы можем наблюдать очень интенсивное развитие лазеров. Практически ежегодно изобретаются новые их виды — химические, эксимерные, полупроводниковые, лазеры на свободных электронах.

ПРинцип работы лазера

Чтобы понять, как работает лазер, посмотрим на его структуру. Типичный лазер выглядит так: трубка, внутри которой размещен твердый кристалл, чаще всего рубин. С обоих торцов она закрыта зеркалами: прозрачным и не полностью прозрачным. Под воздействием электрической обмотки атомы кристалла генерируют световые волны. Эти волны перемещаются от одного зеркала к другому до того момента, пока не наберут интенсивность, достаточную для прохождения через не полностью прозрачное зеркало.

Как создается лазерный луч?

• 1-я стадия — выключенный лазер.

Электроны всех атомов (на картинке — черные точки на внутренних окружностях) занимают основной энергетический уровень.

• 2-я стадия — момент после включения.

Под действием энергии из разрядной трубки электроны перемещаются на более высокие энергетические орбиты (на картинке — внешние окружности).

• 3-я стадия — возникновение луча.

Электроны начинают покидать высокие энергетические орбиты и спускаться к основному уровню. При этом они начинают испускать свет и побуждают к этому остальные электроны. Образуется общий результирующий пучок света с одинаковой длиной волны у каждого источника. Чем больше новых электронов вернется к низким орбитам, тем мощнее свет лазера.

Резкость фокусировки

Длина световой волны в лазерном пучке только одна, следовательно, и цвет также один. Этот свет четко фокусируется линзой почти что полностью в одной точке.

(См. рисунок: слева — свет лазера, справа — естественный свет). Если сравнить свет лазера с естественным светом, то будет видно, что последний не способен иметь настолько резкий фокус. Благодаря концентрации в узком луче огромной энергии лазер способен передать этот луч на гигантские расстояния, избегая рассеяния и ослабления, присущих многоцветному свету — естественному. Эти качества лазера превращают его в незаменимый инструмент для человека.

Физическое обоснование

Разберем вышеописанный механизм работы лазера подробнее. Выясним, какие именно физические законы делают возможным его функционирование.

Активная среда

Для лазерного излучения необходима так называемая «активная среда». Только в ней оно может происходить. Как же создается активная среда? Прежде всего, нужно специальное вещество, которое обычно состоит из кристаллов рубина или алюмоиттриевого граната. Собственно, это вещество и есть активная среда. Сформированный из него цилиндр или стержень вставляют в резонатор. Резонатор состоит из двух параллельных друг другу зеркал. Переднее зеркало наполовину прозрачно, а заднее не пропускает свет. Рядом с со стержнем (цилиндром) монтируется импульсная лампа. Цилиндр и импульсная лампа окружены зеркалом. Оно чаще всего изготовлено из кварца, на который нанесен слой металла. При помощи зеркала свет собирается на цилиндре.

Энергетические уровни атомов

Важный момент: состав активной среды таков, что у каждого ее атома есть как минимум три энергетических уровня. В спокойном состоянии атомы активной среды располагаются на низшем энергетическом уровне Е0. Как только включается лампа, атомы поглощают энергию ее света, поднимаются на уровень Е1 и довольно долго пребывают в таким возбужденном состоянии. Именно это и обеспечивает лазерный импульс.

Инверсная заселенность

Инверсная заселенность — фундаментальное физическое понятие. Это такое состояние среды, когда число частиц на каком-то верхнем энергетическом уровне атома (любом из существующих) больше, чем на нижнем. Собственно, активной и называется та среда, в которой уровни являются инверсно заселенными.

Фотоны и световой пучок

Электроны атома не располагаются хаотично. Они занимают определенные орбиты, окружающие ядро. Атом, получающий квант энергии, с огромной вероятностью переходит в состояние возбуждения, характеризующееся сменой орбиты электронами — с самой низкой (метастабильной или основной) на обладающую более высоким уровнем энергии. На такой орбите длительное нахождение электронов невозможно, поэтому происходит их самопроизвольное возвращение к основному уровню. В момент возвращения каждый электрон испускает волну света, называемую фотоном. Одним атомом запускается цепная реакция, и электроны многих других атомов также перемещаются на орбиты с более низкой энергией. Одинаковые световые волны движутся огромным потоком. Изменения этих волн согласованы во времени и в результате формируют общий мощный световой пучок. Этот пучок света и зовется лазерным лучом. Мощность луча у каких-то лазеров настолько огромна, что им можно разрезать камень или металл.

Классификация лазеров

Существует несколько видов лазера, отличающихся друг от друга по принципу агрегатного состояния активной среды и по способу ее возбуждения. Перечислим основные.

Твердотельные лазеры

С этих лазеров все начиналось. Активная среда в них была твердой и состояла из кристаллов рубина и небольшого количества ионов хрома. Накачка осуществлялась при помощи импульсной лампы. Самый первый рубиновый лазер собрал американец Т. Майман в 1960 году. Твердотельные лазеры также изготавливают из стекла с примесью неодима Nd, алюмоиттриевого граната Y2Al5O12 с примесью хрома и неодима — все это также вещества для активной среды твердотельного лазера.

Газовые лазеры

В газовых лазерах активная среда формируется из газов с очень низким давлением или из их смесей. Газы заполняют стеклянную трубку, в которую впаяны электроды. Американцы А. Джаван, У. Беннетт и Д. Эрриот стали первыми создателями газового лазера в 1960 году. В качестве накачки такого лазера обычно применяют разряд электричества, производимый генератором высоких частот. Излучение газового лазера отличается своей непрерывностью. Плотность газов невысока, так что требуется довольно длинный стержень активной среды. Интенсивность излучения обеспечивается в этом случае за счет массы активного вещества.

Газодинамические, химические и эксимерные лазеры

По большому счету эти три вида можно классифицировать как газовые лазеры.

• Газодинамический лазер по принципу работы схож с реактивным двигателем. В нем по сути происходит сгорание топлива, в которое добавлены частицы газов активной среды. В процессе сгорания молекулы газов приходят в возбуждение, а потом, будучи охлажденными сверхзвуковым течением, испускают мощнейшее когерентное излучение, тем самым отдавая энергию.
• В химическом лазере импульс излучения появляется в результате химической реакции. В самом мощном лазере этого типа работает атомарный фтор в реакции с водородом.
• Работу эксимерных лазеров обеспечивают особые молекулы, которые всегда находятся в возбужденном состоянии.

Жидкостные лазеры

Первые жидкостные лазеры появились почти тогда же, когда и твердотельные — в 60-х годах XX века. Для создания активной среды в них используются разнообразные растворы органических соединений. Плотность такого вещества выше, чем у газа, хотя и ниже, чем у твердых тел. Поэтому такие лазеры способны генерировать достаточно сильное излучение (до 20 Вт), при том что объем их активного вещества сравнительно невелик. Работать они могут и в импульсном, и в непрерывном режимах. В качестве накачки используются импульсные лампы и другие лазеры.

Полупроводниковые лазеры

В 1962 году появились и первые полупроводниковые лазеры — в результате параллельной работы нескольких ученых из США: Р. Холла, М.И. Нейтена, Т. Квиста и их групп. Теоретически работа этого лазера была обоснована ранее, в 1958 году, русским физиком Н.Г. Басовым.

В полупроводниковом лазере в качестве активной среды используется кристалл-полупроводник, например арсенид галлия GaAs. Поэтому на первый взгляд его можно было бы отнести к твердотельным лазерам. Однако он принципиально отличается тем, что излучательные переходы в нем происходят не между энергетическими уровнями атомов, а между энергетическими зонами или подзонами кристалла.

Накачка такого лазера производится постоянным электрическим током. Грани кристалла-полупроводника тщательно полируются, и из них получается отличный резонатор.

Лазеры в природе

В нашей Вселенной учеными были найдены лазеры с естественным происхождением. Существуют гигантские межзвездные облака, созданные конденсированными газами. В них инверсная заселенность образуется естественным образом. Свет ближних звезд или другие излучения в космосе выполняют роль накачки, а газовые облака сами по себе являются превосходной активной средой протяженностью в несколько сотен миллионов километров. Возникает естественный астрофизический лазер, который не нуждается в резонаторе, — вынужденное электромагнитное излучение образуется в них самопроизвольно, как только проходит волна света.

Свойства лазерного излучения

Свет от лазера имеет особенные и очень ценные свойства, выгодно отличающие его от света обычных, тепловых источников.

• Излучение лазера когерентно и практически полностью монохроматично. Ранее подобные свойства были лишь у радиоволн от хорошо стабилизированных передатчиков.
• Распространение вынужденного излучения происходит только вдоль оси резонатора. В связи с этим расширение лазерного луча очень слабое, имеет почти незаметную расходимость (несколько угловых секунд).
• Благодаря вышеназванным свойствам лазерный луч способен фокусироваться в точку невероятно маленького размера. Энергия в точке его фокуса имеет огромную плотность.
• По причине монохроматичности излучения и чрезвычайной плотности энергии, лазерное излучение может достигать очень высоких температур. К примеру, температура излучения импульсного лазера мощностью порядка петаватта (1015 Вт) составляет более 100 миллионов градусов.

Применение лазеров

Свойства лазерного излучения уникальны. Это превратило лазеры в незаменимый для самых различных областей науки и техники инструмент. Кроме этого, лазеры широко используются в медицине, в быту, в индустрии развлечений, в сфере транспорта.

Технологические лазеры

• Благодаря огромной мощности лазеры непрерывного действия активно используются для того, чтобы разрезать, сваривать или спаивать детали, изготовленные из самых различных материалов. При высокой температуре лазерного излучения становится возможным сваривать даже те материалы, которые нельзя соединить между собой другими методами. Например, сваривание металла и керамики для получения нового материала — металлокерамики, обладающего уникальными свойствами.
• Для того чтобы изготовить микросхемы, используется лазерный луч, который способен сфокусироваться в одну мизерную точку, имеющую диаметр порядка микрона.
• Еще одно замечательное свойство лазерного луча — его идеальная прямота. Это позволяет использовать его как самую точную «линейку» в строительстве. Также в строительстве и геодезии при помощи импульсных лазеров производят измерения огромных расстояний на местности, засекая время, за которое световой импульс продвигается от одной точки до другой.

Лазерная связь

Появившиеся лазеры вывели на принципиально новый уровень технику связи и записи информации.

Радиосвязь, развиваясь, постепенно переходила на все более короткие длины волн, поскольку было доказано, что высокие частоты (с наименьшей длиной волны) предоставляют каналу связи наибольшую пропускную способность. Настоящим прорывом стало понимание того, что свет — это такая же электромагнитная волна, просто короче во множество десятков тысяч раз. Следовательно, через лазерный луч возможно передавать объем информации, в десятки тысяч раз превосходящий объем, передаваемый высокочастотными радиоканалами. В результате этого были усовершенствованы различные виды связи по всему миру.

Также при помощи луча лазера записываются и воспроизводятся компакт-диски со звуками — музыкой, и изображениями — фото и фильмами. Индустрия звукозаписи, получив такой инструмент, сделала гигантский шаг вперед.

Применение лазеров в медицине

Лазерные технологии широко применяются как в хирургии, так и в терапевтических целях.

• Например, благодаря его уникальным возможностям, луч лазера возможно легко ввести сквозь глазной зрачок и «приварить» отслоившуюся сетчатку, исправить в труднодоступной области глазного дна существующие дефекты.
• В современной хирургии при сложных операциях используется лазерный скальпель, который минимизирует повреждение живых тканей.
• Лазерное излучение небольшой мощности ускоряет регенерацию поврежденных тканей. Оно также оказывает воздействие, по свойствам похожее на иглоукалывание, практикуемое восточной медициной, — лазерная акупунктура.
• В косметологии активно используются диодные и пикосекундные лазеры.

Современные научные исследования

• Поскольку энергия лазера имеет высокую плотность, а излучение — огромную температуру, становятся возможными исследования веществ в таком экстремальном состоянии, в каком они существуют в раскаленных звездных глубинах.
• Современные ученые ставят перед собой цель создать термоядерную реакцию. Для этого лазерными лучами необходимо сжимать ампулу со смесью дейтерия с тритием (так называемый термоядерный синтез).
• Лазер незаменим в генной инженерии и нанотехнологиях (которые работают с объектами размером порядка миллионной доли миллиметра — 10–9 м). При помощи лучей лазера преодолеваются масштабные ограничения — разрезаются, передвигаются и соединяются м

Применение лазеров

Лазер — квантовый генератор электромагнитных волн в видимом диапазоне спектра (источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов), основанный на вынужденном излучении атомов и молекул.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРОВ

• Военное дело (лазерная локация, лазерные системы слежения, наведения и т.д.)
• Медицина (хирургия, офтальмология, терапия)
• Связь
• Информационные технологии
• Искусство (зрелищные шоу)
• Голография
• Лазерная сварка, пайка и резка металлов
• Лазерный термоядерный синтез
• Лазерный катализ

С помощью лазера научились получать объемные изображения предметов, используя когерентность лазерного луча голографические изображения предметов — голография.

Принцип создания голограмм:

Образцы лазерных голограмм:

Значительный эффект получен и при использовании лазеров в медицине.

Лазеры применяются в стоматологии, нейрохирургии, при операциях на сердце и диагностике заболеваний. Ультрафиолетовые лазеры применяют для раннего обнаружения раковых опухолей.

Был создан лазерный скальпель.

Возникла лазерная микрохирургия глаза. С помощью луча лазера можно проводить хирургические операции: например, «приваривать» отслоившуюся от глазного дна сетчатку.

   Очень перспективно применение лазерного луча для связи, особенно в космическом пространстве.Лазеры позволили создать светолокатор, с помощью которого расстояние до предметов измеряется с точностью до нескольких миллиметров.

   В последнее время получила распространение еще одна важная область применения лазеров – лазерная технология, с помощью которой обеспечивается резка, сварка, легирование, скрайбирование металлов и обработка интегральных микросхем. Лазеры используются для различных видов обработки материалов: металлов, бетона, стекла, тканей, кожи и т.п.

   Огромная мощность лазерного луча используется для испарения материалов в вакууме, для сварки и т. д.

   В последние годы в одной из важнейших областей микроэлектроники — фотолитографии, без применения которой практически невозможно изготовление сверхминиатюрных печатных плат, интегральных схем и других элементов микроэлектронной техники, обычные источники света заменяются на лазерные. Лазеры применяются для записи и хранения информации (лазерные диски).

   Перспективно использование мощных лазерных лучей для осуществления управляемой термоядерной реакции.

   Возбуждая лазерным излучением атомы или молекулы, можно вызвать между ними химические реакции, которые в обычных условиях не идут.

Все о Лазерах / Хабр

Вы все любите лазеры. Я то знаю, я от них тащусь больше вашего. А если кто не любит – то он просто не видел танец сверкающих пылинок или как ослепи- тельный крошечный огонек прогрызает фанеру

А началось все со статьи из Юного техника за 91-й год о создании лазера на красителях – тогда повторить конструкцию для простого школьника было просто нереально… Сейчас к счастью с лазерами ситуация проще – их можно доставать из сломанной техники, их можно покупать готовые, их можно собирать из деталей… О наиболее приближенных к реальности лазерах и пойдет сегодня речь, а также о способах их применения. Но в первую очередь о безопасности и опасности.

Почему лазеры опасны

Проблема в том, что параллельный луч лазера фокусируется глазом в точку на сетчатке. И если для зажигания бумаги надо 200 градусов, для повреждения сетчатки достаточно всего 50, чтобы кровь свернулась. Вы можете точкой попасть в кровеносный сосуд и закупорить его, можете попасть в слепое пятно, где нервы со всего глаза идут в мозг, можете выжечь линию «пикселей»… А потом поврежденная сетчатка может начать отслаиваться, и это уже путь к полной и необратимой потере зрения. И самое неприятное –вы не заметите по началу никаких повреждений: болевых рецепторов там нет, мозг достраивает предметы в поврежденных областях (так сказать ремапинг битых пикселей), и лишь когда поврежденная область становится достаточно большой вы можете заметить, что предметы пропадают при попадании в неё. Никаких черных областей в поле зрения вы не увидите – просто кое-где не будет ничего, но это ничего и не заметно. Увидеть повреждения на первых стадиях может только офтальмолог.

Опасность лазеров считается исходя из того, может ли он нанести повреждения до того как глаз рефлекторно моргнет – и считается не слишком опасной мощность в 5мВт для видимого излучения. Потому инфракрасные лазеры крайне опасны (ну и отчасти фиолетовые – их просто очень плохо видно) – вы можете получить повреждения, и так и не увидеть, что вам прямо в глаз светит лазер.

Потому, повторюсь, лучше избегать лазеров мощнее 5мВт и любых инфракрасных лазеров.

Также, никогда и ни при каких условиях не смотрите «в выход» лазера. Если вам кажется что «что-то не работает» или «как-то слабовато» — смотрите через вебкамеру/мыльницу (только не через зеркалку!). Это также позволит увидеть ИК излучение.

Есть конечно защитные очки, но тут много тонкостей. Например на сайте DX есть очки против зеленого лазера, но они пропускают ИК излучение- и наоборот увеличивают опасность. Так что будьте осторожны.

PS. Ну и я конечно отличился один раз – нечаянно себе бороду лазером подпалил 😉

650нм – красный

Это пожалуй наиболее распространенный на просторах интернета тип лазера, а все потому, что в каждом DVD-RW есть такой, мощностью 150-250мВт (чем больше скорость записи – тем выше). На 650нм чувствительность глаза не очень, потому хоть точка и ослепительно яркая на 100-200мВт, луч днем лишь едва видно (ночью видно конечно лучше). Начиная с 20-50мВт такой лазер начинает «жечь» — но только в том случае, если можно менять его фокус, чтобы сфокусировать пятно в крошечную точечку. На 200 мВт жгет очень резво, но опять же нужен фокус. Шарики, картон, серая бумага…

Покупать их можно готовые (например такой на первом фото красный). Там же продаются мелкие лазерчики «оптом» — настоящие малютки, хотя у них все по взрослому – система питания, настраиваемый фокус — то что нужно для роботов, автоматики.

И главное – такие лазеры можно аккуратно доставать из DVD-RW (но помните, что там еще инфракрасный диод есть, с ним нужно крайне аккуратно, об этом ниже). (Кстати, в сервис-центрах бывает негарантийные DVD-RW кучами лежат — я себе унес 20 штук, больше не донести было). Лазерные диоды очень быстро дохнут от перегрева, от превышения максимального светового потока – мгновенно. Превышение номинального тока вдвое (при условии не превышения светового потока) сокращает срок службы в 100-1000 раз (так что аккуратнее с «разгоном»).

Питание: есть 3 основных схемы: примитивнейшая, с резистором, со стабилизатором тока (на LM317, 1117), и самый высший пилотаж – с использованием обратной связи через фотодиод.

В нормальных заводских лазерных указках применяется обычно 3-я схема – она дает максимальную стабильность выходной мощности и максимальный срок службы диода.

Вторая схема – проста в реализации, и обеспечивает хорошую стабильность, особенно если оставлять небольшой запас по мощности (~10-30%). Именно её я бы и рекомендовал делать – линейный стабилизатор – одна из наиболее популярных деталей, и в любом, даже самом мелком радиомагазине есть аналоги LM317 или 1117.

Самая простая схема с резистором описанная в предыдущей статье – лишь чуть-чуть проще, но с ней убить диод элементарно. Дело в том, что в таком случае ток/мощность через лазерный диод будет сильно зависеть от температуры. Если например при 20C у вас получился ток 50мА и диод не сгорает, а потом во время работы диод нагреется до 80С, ток возрастет (такие они коварные, эти полупроводники), и достигнув допустим 120мА диод начинает светить уже только черным светом. Т.е. такую схему все-таки можно использовать, если оставить по меньшей мере трех-четырехкратный запас по мощности.

И на последок, отлаживать схему стоит с обычным красным светодиодом, а припаивать лазерный диод в самом конце. Охлаждение обязательно! Диод «на проводочках» сгорит моментально! Также не протирайте и не трогайте руками оптику лазеров (по крайней мере >5мВт) — любое повреждение будет «выгорать», так что продуваем грушей если нужно и все.

А вот как выглядит лазерный диод вблизи в работе. По вмятинам видно, как близок я был к провалу, доставая его из пластикового крепления. Это фото также не далось мне легко

532нм – зеленый

Устроены они сложно – это так называемые DPSS лазеры: Первый лазер, инфракрасный на 808nm, светит в кристалл Nd:YVO4 – получается лазерное излучение на 1064нм. Оно попадает на кристалл «удвоителя частоты» — т.н. KTP, и получаем 532нм. Кристаллы все эти вырастить непросто, потому долгое время DPSS лазеры были чертовски дороги. Но благодаря ударному труду китайских товарищей, теперь они стали всполне доступны — от 7$ штука. В любом случае, механически это сложные устройства, боятся падений, резких перепадов температур. Будьте бережными.

Основной плюс зеленых лазеров – 532нм очень близко к максимальной чувствительности глаза, и как точка, так и сам луч очень хорошо видны. Я бы сказал, 5мВт зеленый лазер светит ярче, чем 200мВт красный (на первой фото как раз 5мВт зеленый, 200мВт красный и 200мВт фиолетовый). Потому, я бы не рекомендовал покупать зеленый лазер мощнее чем 5мВт: первый зеленый я купил на 150мВт и это настоящая жесть – с ним ничего нельзя сделать без очков, даже отраженный свет слепит, и оставляет неприятные ощущения.

Также у зеленых лазеров есть и большая опасность: 808 и особенно 1064нм инфракрасное излучение выходит из лазера, и в большинстве случаев его больше чем зеленого. В некоторых лазерах есть инфракрасный фильтр, но в большинстве зеленых лазеров до 100$ его нет. Т.е. «поражающая» способность лазера для глаза намного больше, чем кажется — и это еще одна причина не покупать зеленый лазер мощнее чем 5 мВт.

Жечь зелеными лазерами конечно можно, но нужны мощности опять же от 50мВт + если вблизи побочный инфракрасный луч будет «помогать», то с расстоянием он быстро станет «не в фокусе». А учитывая как он слепит – ничего веселого не выйдет.

405нм – фиолетовый

Это уже скорее ближний ультрафиолет. Большинство диодов – излучают 405нм напрямую. Проблема с ними в том, что глаз имеет чувствительность на 405нм около 0.01%, т.е. пятнышко 200мВт лазера кажется дохленьким, а на самом деле оно чертовски опасное и ослепительно-яркое – сетчатку повреждает на все 200мВт. Другая проблема – глаз человека привык фокусироваться «под зеленый» свет, и 405нм пятно всегда будет не в фокусе – не очень приятное ощущение. Но есть и хорошая сторона – многие предметы флуоресцируют, например бумага – ярким голубым светом, только это и спасает эти лазеры от забвения массовой публики. Но опять же, с ними не так весело. Хоть 200мВт жгут будь здоров, из-за сложности фокусировки лазера в точку это сложнее чем с красными. Также, к 405нм чувствительны фоторезисты, и кто с ними работает, может придумать зачем это может понадобиться 😉

780нм – инфракрасный

Такие лазеры в CD-RW и как второй диод в DVD-RW. Проблема в том, что глаз человека луч не видит, и потому такие лазеры очень опасны. Можно сжечь себе сетчатку и не заметить этого. Единственный способ работать с ними – использовать камеру без инфракрасного фильтра (в веб камерах её легко достать например) – тогда и луч, и пятно будет видно. ИК лазеры применять пожалуй можно только в самодельных лазерных «станочках», баловаться с ними я бы крайне не рекомендовал.

Также ИК лазеры есть в лазерных принтерах вместе со схемой развертки — 4-х или 6-и гранное вращающееся зеркало + оптика.

10мкм – инфракрасный, CO2

Это наиболее популярный в промышленности тип лазера. Основные его достоинства – низкая цена(трубки от 100-200$), высокая мощность (100W — рутина), высокий КПД. Ими режут металл, фанеру. Гравируют и проч. Если самому хочется сделать лазерный станок – то в Китае(alibaba.com) можно купить готовые трубки нужной мощности и собрать к ним только систему охлаждения и питания. Впрочем, особые умельцы делают и трубки дома, хоть это очень сложно (проблема в зеркалах и оптике – стекло 10мкм излучение не пропускает – тут подходит только оптика из кремния, германия и некоторых солей).

Применения лазеров

В основном – используют на презентациях, играют с кошками/собаками (5мвт, зеленый/красный), астрономы указывают на созвездия (зеленый 5мВт и выше). Самодельные станки – работают от 200мВт по тонким черным поверхностям. CO2 лазерами режут почти все, что угодно. Вот только печатную плату резать трудно – медь очень хорошо отражает излучение длиннее 350нм (потому на производстве, если очень хочется – применяют дорогущие 355nm DPSS лазеры). Ну и стандартное развлечение на YouTube – лопание шариков, нарезка бумаги и картона – любые лазеры от 20-50мВт при условии возможности фокусировки в точку.

Из более серьёзного — целеуказатели для оружия(зеленый), можно дома делать голограммы (полупроводниковых лазеров для этого более чем достаточно), можно из пластика, чувствительного к УФ печатать 3Д-объекты, можно экспонировать фоторезист без шаблона, можно посветить на уголковый отражатель на луне, и через 3 секунды увидеть ответ, можно построить лазерную линию связи на 10Мбит… Простор для творчества неограничен

Так что, если вы еще думаете, какой-бы купить лазер – берите 5мВт зеленый 🙂 (ну и 200мВт красный, если хочется жечь)

Вопросы/мнения/комментарии – в студию!

Применение лазеров в медицине

За последние полвека лазерные технологии нашли применение в пластической хирургии, онкологии, офтальмологии, медико-биологических исследованиях и других областях медицины. После изобретения источника когерентного излучения более полувека назад были выявлены большие возможности использования светового потока в медицине. Каждый квантовый генератор излучает когерентный свет, взаимодействует в узком диапазоне длин волн, позволяют создать большие мощности, поэтому пучок энергии может быть сфокусирован в очень маленькой точке, благодаря чему достигается ее высокая плотность. Эти свойства привели к тому, что сегодня лазеры применяются в различных областях хирургии, терапии и медицинской диагностики.

Как устроен и какие бывают лазеры

Лазер (оптический квантовый генератор) — это устройство, которое преобразует энергию накачки (электрическую, световую и др.) в энергию монохроматического, когерентного, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

далее

Лазерные технологии в медицине

Когда-то лазеры были неплохой альтернативой скальпелю, а сейчас с его помощью возможно удалять раковые клетки, производить очень точные операции и диагностировать серьезные заболевания на самых ранних стадиях.

далее

Лазерное излучение в медицине

Первые эксперименты с использованием лазера в медицине были не очень успешны, излучение лазера в ближней инфракрасной области спектра плохо поглощалось, отсутствовала возможность точного контроля мощности.

далее

Воздействие лазерного излучения на человека

Возможность разнообразного применения оптических квантовых генераторов (лазеров) подвигло специалистов различных областей медицины основательно заняться воздействием лазерного излучения на организм человека.

далее

Лазер и его действия на живые ткани

В этой статье приведены отдельные факты, которые рассматривают лазер и его действия на живые ткани, свидетельствующие о своеобразном местном воздействии лазерных лучей на различные органы и ткани.

далее

Показания к лазеротерапии

Лазеротерапия является хорошей альтернативой другим лекарственным и не лекарственным средствам, она помогает снять боль и воспаление, ведет к ускорению обменных процессов и активному восстановлению поврежденных тканей.

далее

Лазерные терапевтические аппараты

Лазерные терапевтические аппараты, благодаря повышению эффективности действия и уменьшению побочных эффектов во время приема лекарственных препаратов, повсеместно применяется для немедикаментозного лечения.

далее

Низкоинтенсивная лазерная терапия

Низкоинтенсивная лазеротерапия является методом лечения, основанном на медицинском применении света низкой интенсивности, который не вызывает прогревания тканей от лазерных источников оптического излучения.

далее

Магнитолазерная терапия

При магнитолазерной терапии одновременное воздействие на организм магнитного поля и лазерного излучения низкой интенсивности ведет к стимулированию регенеративных и обменных процессов.

далее

Физиолечение лазером при остеохондрозе

Лечение остеохондроза лазером — действенный метод оздоровления, который оказывает лечебное, противовоспалительное, обезболивающее, противоотечное воздействие на шейный и другие отделы позвоночника.

далее

Лазерная терапия в гинекологии

Использование лазерной терапии в гинекологии дает возможность запустить биохимические реакции, ведет к улучшению трофики тканей и проницаемости клеточных мембран, в результате чего происходит ускорение выздоровления.

далее

Лазерная терапия при аденоидах

Большую популярность набирает лазерная терапия аденоидов — бескровный и эффективный метод, поскольку лазерное излучение обладает антисептическим, противомикробным и противовоспалительным эффектом.

далее

Лечение суставов лазером

Воздействие светого потока на пораженную часть используется при лазерном лечении суставов, что является высокоэффективным методом профилактики и лечения артрита, артроза и других патологий.

далее

Лазерная терапия кожи лица Фраксель

Процедура лазерной терапии кожи лица Фраксель возвращает коже молодой тонус и четкость размытым контурам, придает упругость и сияние, убирает растянутость и дряблость кожи, морщины.

далее

Применение лазерной терапии в урологии

Использование лазерной технологии при лечении урологических заболеваний эффективно как вспомогательный метод лечения в составе комплексного лечения совместно с приемом препаратов.

далее

Лазерное лечение простаты

Лазерная терапия простаты приводит к активизации кровоснабжения пораженных участков, улучшению регенерации тканей, расширению сосудов, повышению сопротивляемости организма к болезням, бактерицидным эффектам.

далее

Метод лазерной вапоризации

Использование метода лазерной вапоризации в отличие от обычной хирургической операции не грозит осложнениями, ее можно выполнить амбулаторно, процедура поводится бескровным методом и занимает меньше времени.

далее

Восстановление зрения лазером

Лазерное излучение в офтальмологии применяются как для диагностирования, так и для восстановления зрения, способствуют лечению различных заболеваний и патологий глаз, например катаракту, глаукому, близорукость, дальнозоркость.

далее

Укрепление лазером сетчатки глаза

Лазерное укрепление сетчатки глаза проводится под местной анестезией и легко переносится пациентами, поскольку современное обоудование позволяет направить лазерный луч точно в место патологии.

далее

Лазерная коррекция зрения

В отличие от контактных линз и очков использование лазерной коррекции полностью разрешает проблему плохого зрения, и никаких дополнительных приспособлений, чтобы отлично видеть, больше не требуется.

далее

Противоопухолевое действие лазеров

Лазерная терапия при онкологии — это щадящее лечение онкологических заболеваний, используя лазерное излучение и сенсибилизаторы – вещества, разрушающих пораженные раком клетки при воздействии света.

далее

Как лазер действует на кожу человека

Воздействие лучей лазера на самый большой «орган» человеческого тела, через который разнообразные излучения и проникают в ткани и органы — кожный покров — представляет большой практический интерес.

далее

Все «за» и «против» лазерной хирургии

Использование хирургического лазера приемлемо не только для пациентов, но и для врачей, поскольку это эффективено, безболезнено, антисептично, не имеет побочных явлений и возрастных ограничений.

далее

технологии, история, состояние, перспективы. Часть 1

Лазерное оружие всегда вызывает множество споров. Одни считают его оружием будущего, другие категорически отрицают вероятность появления эффективных образцов такого оружия в ближайшем будущем. Люди задумывались о лазерном оружии даже до его фактического появления, вспомним классическое произведение «Гиперболоид инженера Гарина» Алексея Толстого (безусловно, в произведении указан не совсем лазер, но близкое к нему по действию и последствиям применения оружие).
Создание реального лазера в 50-х – 60-х годах XX века вновь подняло тему лазерного оружия. На протяжении десятилетий оно стало непременным атрибутом фантастических фильмов. Реальные успехи были гораздо скромнее. Да, лазеры заняли важную нишу в системах разведки и целеуказания, широко применяются в промышленности, но для использования в качестве средства поражения их мощность по-прежнему была недостаточной, а массогабаритные характеристики неприемлемыми. Как эволюционировали лазерные технологии, насколько они готовы к применению в военных целях в настоящее время?

Первый действующий лазер был создан в 1960 году. Это был импульсный твердотельный лазер на искусственном рубине. На момент создания это были самые высокие технологии. В наше время такой лазер можно собрать в домашних условиях, при этом энергия его импульса может достигать 100 Дж.

Схема первого лазера на искусственном рубине

Самодельный лазер на искусственном рубине с энергией импульса 5 Дж и простреленная семью импульсами этого лазера монета, лазер построен @Laserbuilder, им планируется создание аналогичного лазера с энергией импульса до 100 Дж

Ещё более простым в реализации является азотный лазер, для его реализации не нужны сложные покупные изделия, он может работать даже на азоте, содержащемся в атмосфере. При наличии прямых рук он может быть легко собран в домашних условиях.

Самодельный азотный лазер, изготовленный Джарродом Кинси

Процесс самостоятельной сборки и демонстрация работы азотного лазера

С момента создания первого лазера найдено огромное количество способов получения лазерного излучения. Существуют твердотельные лазеры, газовые лазеры, лазеры на красителях, лазеры на свободных электронах, волоконные лазеры, полупроводниковые и другие лазеры. Также лазеры различаются по способу возбуждения. Например, в газовых лазерах различных конструкций, возбуждение активной среды может осуществляться оптическим излучением, разрядом электрического тока, химической реакцией, ядерной накачкой, тепловой накачкой (газодинамические лазеры, ГДЛ). Появление полупроводниковых лазеров породило лазеры типа DPSS (Diode-pumped solid-state laser – твердотельный лазер с диодной накачкой).

Различные конструкции лазеров позволяют получить на выходе излучение разных длин волн, от мягкого рентгеновского излучения, до излучения инфракрасного спектра. В разработке находятся лазеры, излучающие жесткое рентгеновское излучение и гамма-лазеры. Это позволяет подбирать лазер исходя из решаемой задачи. Относительно военного применение, это означает, к примеру, возможность выбора лазера, с излучением такой длины волны, которая минимально поглощается атмосферой планеты.

С момента разработки первого прототипа, непрерывно росла мощность, улучшались массогабаритные характеристики и коэффициент полезного действия (КПД) лазеров. Очень наглядно это заметно на примере лазерных диодов. В 90-х годах прошлого века в широкой продаже появились лазерные указки мощностью 2-5 мВт, в 2005-2010 годах уже можно было приобрести лазерную указку 200-300 мВт, сейчас, в 2019 году, в продаже есть лазерные указки с оптической мощностью 7 Вт. В России в открытой продаже есть модули инфракрасных лазерных диодов с оптоволоконным выходом, оптической мощностью 350 Вт.

Лазерная указка с оптической мощностью 7 Вт, длина волны 445 нм

Темпы роста мощности лазерных диодов сравнимы со скоростью роста вычислительной мощностью процессоров, в соответствии с законом Мура. Безусловно лазерные диоды не пригодны для создания боевых лазеров, но они в свою очередь используются для накачки эффективных твердотельных и волоконных лазеров. Для лазерных диодов КПД преобразования электрической энергии в оптическую может составлять свыше 50%, теоретически можно получить КПД и свыше 80%. Высокий КПД не только снижает требования к источнику питания, но и упрощает охлаждение лазерного оборудования.
Важным элементом лазера является система фокусировки луча – чем меньше площадь пятна на цели, тем выше удельная мощность, позволяющая нанести повреждение. Прогресс в создании сложных оптических систем и появление новых высокотемпературных оптических материалов позволяет создавать высокоэффективные системы фокусировки. В систему фокусировки и наведения американского экспериментального боевого лазера HEL входит 127 зеркал, линз и светофильтров.

Ещё одним важным компонентом, обеспечивающим возможность создания лазерного оружия, является разработка систем наведения и удержания луча на цели. Чтобы поражать цели «мгновенным» выстрелом, за доли секунды, нужны, гигаваттные мощности, но создание таких лазеров и источников питания для них на мобильном шасси дело отдалённого будущего. Соответственно, для уничтожения целей лазерами мощностью сотни киловатт – десятки мегаватт, необходимо удержание пятна лазерного излучения на цели некоторое время (от нескольких секунд до нескольких десятков секунд). Для этого необходимы высокоточные и высокоскоростные приводы, способные осуществлять слежение лучом лазера за целью, по данным системы наведения.

При стрельбе на большие дальности система наведения должна компенсировать искажения, вносимые атмосферой, для чего в системе наведения могут применяться несколько лазеров различного назначения, обеспечивающих точное наведение основного «боевого» лазера на цель.

Какие лазеры получили приоритетное развитие в сфере вооружений? В связи с отсутствием мощных источников оптической накачки таковыми стали в первую очередь газодинамические и химические лазеры.

В конце XX века общественное мнение всколыхнула американская программа Стратегической оборонной инициативы (СОИ). В рамках этой программы предполагалось развёртывание лазерного оружия на земле и в космосе для поражения советских межконтинентальных баллистических ракет (МБР). Для размещения на орбите предполагалось использовать лазеры с ядерной накачкой, излучающие в рентгеновском диапазоне или химические лазеры мощностью до 20 мегаватт.

Программа СОИ столкнулась с многочисленными техническими трудностями и была закрыта. В тоже время некоторые проводимые в рамках программы исследования позволили получить достаточно мощные лазеры. В 1985 году лазер на фториде дейтерия с выходной мощностью 2,2 мегаватта разрушил закреплённую в 1 километре от лазера жидкостную баллистическую ракету. В результате 12-секундного облучения стенки корпуса ракеты потеряли прочность и были разрушены внутренним давлением.

В СССР также велись разработки боевых лазеров. В восьмидесятые годы XX века велись работы по созданию орбитальной платформы «Скиф» с газодинамическим лазером мощностью 100 кВт. Массогабаритный макет «Скиф-ДМ» (Космический аппарат «Полюс») был выведен на орбиту Земли в 1987 году, но из-за ряда ошибок не вышел на расчётную орбиту и по баллистической траектории был затоплен в Тихом океане. Развал СССР поставил крест на этом и аналогичных проектах.

Космический аппарат «Полюс» («Скиф-ДМ») на сверхтяжёлой ракете-носителе «Энергия»

Масштабные исследования лазерного оружия проводились в СССР в рамках программы «Терра». Программа зональной системы противоракетной и противокосмической обороны с лучевым поражающим элементом на основе лазерного оружия высокой мощности «Терра» реализовывалась с 1965 г. по 1992 г. По открытым данным, в рамках данной программы прорабатывались газодинамические лазеры, твердотельные лазеры, взрывные иодные фотодиссоционные и другие типы лазеров.

Лазеры АЖ-4Т и АЖ-5Т из состава комплекса «Терра-3»

Также в СССР с середины 70-х годов XX века разрабатывался лазерный комплекс воздушного базирования А-60 на базе самолёта Ил-76МД. Изначально комплекс предназначался для борьбы с автоматическими дрейфующими аэростатами. В качестве вооружения должен был быть установлен непрерывный газодинамический СО-лазер мегаваттного класса разработки КБ «Химавтоматики» (КБХА).

В рамках испытаний было создано семейство стендовых образцов ГДЛ с мощностью излучения от 10 до 600 кВт. Можно предположить, что на момент испытаний комплекса А-60 на нём был установлен лазер мощностью 100 кВт.

Было выполнено несколько десятков полетов с испытанием лазерной установки по стратосферному аэростату, находящемуся на высоте 30-40 км и по мишени Ла-17. В части источников указывается на то, что комплекс с самолетом А-60 создавался в качестве авиационного лазерного компонента ПРО по программе «Терра-3».

Лазерный комплекс воздушного базирования А-60

В феврале 2010 г. в СМИ прошло сообщение о возобновлении работ по лазерному оружию воздушного базирования на платформе Ил-76МД-90А с двигателями ПС-90А-76. Концерн ВКО «Алмаз-Антей», ТАНТК имени Г.М. Бериева и предприятие «Химпромавтоматика» в Воронеже получили задание на создание авиационного комплекса с «лазером, способным прожигать корпуса самолетов, спутников и баллистических ракет». Самолет Ил-76МД-90А, переоборудованный для этой цели, в октябре 2014 года совершил первый полет и 24 ноября 2014 г. прибыл в Таганрог для установки лазерного комплекса. Доработка машины и ее наземная отработка продолжались два года, и 4 октября 2016 г. в СМИ прошло сообщение о начале летных испытаний преемника А-60. Как следует из слов заместителя министра обороны Российской Федерации Юрия Борисова, «продолжаются летные эксперименты, результаты которых подтверждают правильность принятых решений».

Какие типы лазеров наиболее перспективны для применения в военных целях в настоящее время? При всех достоинствах газодинамических и химических лазеров, у них есть существенные недостатки: необходимость в расходных компонентах, инерция запуска (по некоторым данным до одной минуты), значительное тепловыделение, большие габариты, выход отработанных компонентов активной среды. Такие лазеры могут быть размещены только на крупных носителях.

В настоящий момент наибольшие перспективы имеют твердотельные и волоконные лазеры, для работы которых необходимо лишь обеспечить их электроэнергией достаточной мощности. Военно-морские силы США активно прорабатывают технологию лазера на свободных электронах. К важным преимуществам волоконных лазеров можно отнести их масштабируемость, т.е. возможность объединять несколько модулей для получения большей мощности. Важна и обратная масштабируемость, если создан твердотельный лазер мощностью 300 кВт, то наверняка его основе может быть создан менее габаритный лазер мощностью, например, 30 кВт.

Какая ситуация с волоконными и твердотельными лазерами в России? Наука СССР в части разработки и создания лазеров была самой передовой в мире. К сожалению развал СССР изменил всё. Одна из крупнейших в мире компаний по разработке и производству волоконных лазеров IPG Photonics основана выходцем из России В. П. Гапонцевым на базе российской компании НТО «ИРЭ-Полюс». В настоящий момент головная компания IPG Photonics зарегистрирована в США. Несмотря на то, что одна из крупнейших производственных площадок IPG Photonics расположена в России (Фрязино, Московская область), компания действует в рамках законодательства США и её лазеры не могут применяться в вооружённых силах РФ, в том числе компания должна выполнять наложенные на Россию санкции.

Вместе с тем возможности волоконных лазеров, производимых IPG Photonics, чрезвычайно высоки. Волоконные лазеры непрерывного излучения высокой мощности компании IPG обладают диапазоном мощности от 1 кВт до 500 кВт, а также широким спектром длин волн, КПД преобразования электрической энергии в оптическую доходит до 50 %. Параметры расходимости волоконных лазеров IPG намного превосходят другие лазеры большой мощности.

Волоконный лазер YLS мощностью 100 кВт производства IPG Photonics, по запросу доступны уровни мощности до 500 кВт

Есть ли в России другие разработчики и производители современных мощных волоконных и твердотельных лазеров? Если судить по коммерческим образцам, то нет.

Отечественный производитель в промышленном сегменте предлагает газовые лазеры мощностью максимум десятки кВт. Например, компания «Лазерные системы» в 2001 году представила кислородно-йодный лазер мощностью 10 кВт с химической эффективностью, превышающей 32%, являющийся наиболее перспективным компактным автономным источником мощного лазерного излучения этого типа. Теоретически кислородно-йодные лазеры могут достигать мощности до одного мегаватта.

Вместе с тем нельзя полностью исключать то, что отечественным учёным удалось совершить прорыв в каком-либо другом направлении создания мощных лазеров, основанный на глубоком понимании физики лазерных процессов.

В 2018 году президент России Владимир Путин анонсировал лазерный комплекс «Пересвет», предназначенный для решения задач противоракетной обороны и поражения орбитальных аппаратов противника. Данные о комплексе «Пересвет» засекречены, включая тип используемого лазера (лазеров?) и оптическую мощность.

Можно предположить, что наиболее вероятным кандидатом для установки в этот комплекс является газодинамический лазер, потомок лазера, разрабатывающегося для программы А-60. В этом случае оптическая мощность лазера комплекса «Пересвет» может составлять 200-400 киловатт, в оптимистичном сценарии до 1 мегаватта. В качестве другого кандидата можно рассмотреть ранее упомянутый кислородно-йодный лазер.

Если исходить из этого, то со стороны кабины основной машины комплекса «Пересвет» предположительно последовательно расположены – дизельный или бензиновый генератор электрического тока, компрессор, отсек хранения химических компонент, лазер с системой охлаждения, система наведения лазерного луча. Нигде не видно РЛС или ОЛС обнаружения целей, что предполагает внешнее целеуказание.

Лазерный комплекс «Пересвет»

В любом случае эти предположения могут оказаться ложными, как в связи с возможностью создания отечественными разработчиками принципиально новых лазеров, так и в связи с отсутствием достоверной информации по оптической мощности комплекса «Пересвет». В частности, в печати проскакивала информация о наличии в составе комплекса «Пересвет» малогабаритного ядерного реактора, в качестве источника энергии. Если это действительно так, то конфигурация комплекса и возможные характеристики могут быть совершенно иными.

Какой мощности нужен лазер, чтобы его можно было эффективно применять в военных целях как средство поражения? Во многом это зависит от предполагаемой дальности применения и характера поражаемых целей, а также способа их поражения.

В составе комплекса бортовой самозащиты «Витебск» присутствует станция активных помех Л-370-3С. Она осуществляет противодействие подлетающим ракетам противника с тепловой головкой самонаведения путём ослепления инфракрасным лазерным излучением. С учётом габаритов станции активных помех Л-370-3С, мощность лазерного излучателя составляет максимум несколько десятков ватт. Этого вряд ли достаточно для уничтожения тепловой головки самонаведения ракеты, но вполне достаточно для временного ослепления.

Станция активных помех Л-370-3С

В ходе испытаний комплекса А-60 с лазером мощностью 100 кВт поражались мишени Л-17, представляющие аналог реактивного самолёта. Дальность поражения неизвестна, можно предположить, что она составляла порядка 5-10 км.

Примеры испытаний зарубежных лазерных комплексов:

В ходе испытаний американского воздушного лазерного комплекса Boeing YAL-1 были уничтожены баллистические ракеты-мишени. Одна ракета-мишень с жидкостным ракетным двигателем, вторая твердотопливная, дальность стрельбы на испытаниях составила порядка 100 км.

На испытательном полигоне в Шробенхаузене компанией Rheinmetall были проведены испытания лазерной установки мощностью 20 кВт, уничтожающей беспилотный летательный аппарат (БПЛА) на расстоянии в 500 метров за 3,39 секунды.

Боевая бронированная машина Армии США «Страйкер», оснащенная мобильным высокоэнергетическим лазером (Mobile High-Energy Laser, MEHEL) мощностью 5 кВт, поразила небольшой БЛА на полигоне Графенвер в Германии (земля Бавария)

В ходе более 100 испытаний израильская лазерная система ПРО «Керен Барзель» в апреле 2014 г. система поразила 90% целей (мины, снаряды, БПЛА) показала работоспособность (Proof Of Concept), было проведено более 100 испытаний. Мощность применяемого лазера составляет несколько десятков киловатт.

Компания «Боинг» совместно с Армией США провели испытания перспективного боевого лазера HEL MD. Несмотря на плохую погоду – сильный ветер, дождь и туман – 10-киловаттная установка успешно поразила несколько воздушных целей на авиабазе Эглин во Флориде».

Предыдущее испытание комплекса проводились в 2013 г. на полигоне Уайт-Сэндз, штат Нью-Мексико. Тогда лазер поразил более 90 миномётных снарядов, и несколько БПЛА. В общей сложности за два испытания HEL MD поразил 150 воздушных целей, включая 60-миллиметровые миномётные снаряды и БЛА. В планах компании – увеличение мощности комплекса до 50-60 квт и усовершенствование системы энергообеспечения лазерной установки.

Боевой лазер HEL MD

[

Испытания боевого лазера HEL MD

Исходя из изложенного, можно предположить:

— для поражения малых БПЛА на дальности 1-5 километров необходим лазер мощностью 2-5 кВт;

— для поражения неуправляемых мин, снарядов, и высокоточных боеприпасов на дальности 5-10 километров необходим лазер мощностью 20-100 кВт;

— для поражения целей типа самолёт или ракета на дальности 100-500 км необходим лазер мощностью 1-10 МВт.

Лазеры указанных мощностей или уже существуют, или будут созданы в обозримой перспективе. Какие образцы лазерного вооружения в недалёком будущем могут использоваться военно-воздушными силами, наземными войсками и флотом, рассмотрим в продолжении настоящей статьи.

Что такое лазер? Принцип работы и применение.

Сложно в наше время найти человека, который никогда не слышал бы слова «лазер», однако чётко представляют, что это такое, весьма немногие.

За полвека с момента изобретения лазеры разных видов нашли применение в широком спектре направлений, от медицины до цифровой техники. Так что же такое лазер, каков принцип его действия, и для чего он нужен?

Что такое лазер?

Возможность существования лазеров была предсказана Альбертом Эйнштейном, который ещё в 1917 году опубликовал работу, говорящую о возможности излучения электронами квантов света определённой длины. Это явление было названо вынужденным излучением, но долгое время оно считалось нереализуемым с технической точки зрения.

Однако с развитием технических и технологических возможностей создание лазера стало делом времени. В 1954 году советские учёные Н. Басов и А. Прохоров получили Нобелевскую премию за создание мазера – первого микроволнового генератора, работающего на аммиаке. А в 1960 году американец Т. Мейман изготовил первый квантовый генератор оптических лучей, названный им лазером (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Устройство преобразовывает энергию в оптическое излучение узкой направленности, т.е. световой луч, поток квантов света (фотонов) высокой концентрации.

Принцип функционирования лазера

Явление, на котором основана работа лазера, называется вынужденным, или индуцированным, излучением среды. Атомы определённого вещества могут испускать фотоны под действием других фотонов, при этом энергия воздействующего фотона должна быть равной разности между энергетическими уровнями атома до излучения и после него.

Излучённый фотон является когерентным тому, который вызвал излучение, т.е. в точности подобен первому фотону. В результате слабый поток света в среде усиливается, причём не хаотично, а в одном заданном направлении. Образуется луч вынужденного излучения, которое и получило название лазера.

Классификация лазеров

По мере исследования природы и свойств лазеров были открыты различные виды этих лучей. По виду состояния исходного вещества лазеры могут быть:

• газовыми;
• жидкостными;
• твердотельными;
• на свободных электронах.

В настоящее время разработано несколько способов получения лазерного луча:

• при помощи электрического тлеющего либо дугового разряда в газовой среде – газоразрядные;
• при помощи расширения горячего газа и создания инверсий населённости – газодинамические;
• при помощи пропускания тока через полупроводник с возбуждением среды – диодные или инжекционные;
• путём оптической накачки среды лампой-вспышкой, светодиодом, другим лазером и т. д.;
• путём электронно-лучевой накачки среды;
• ядерной накачкой при поступлении излучения из ядерного реактора;
• при помощи особых химических реакций – химические лазеры.

Все они обладают своими особенностями и отличиями, благодаря которым находят применение в различных сферах промышленности.

Практическое использование лазеров

На сегодняшний день лазеры разных типов применяются в десятках отраслей промышленности, медицины, IT технологий и других сферах деятельности. С их помощью осуществляются:

• резка и сварка металлов, пластмасс, других материалов;
• нанесение изображений, надписей и маркировка поверхности изделий;
• сверление сверхтонких отверстий, прецизионная обработка полупроводниковых кристаллических деталей;
• формирование покрытий изделий напылением, наплавкой, поверхностным легированием и т.д.;
• передача информационных пакетов при помощи стекловолокна;
• выполнение хирургических операций и других лечебных воздействий;
• косметологические процедуры омоложения кожи, удаления дефектных образований и др.;
• наведение на цель различных видов вооружений, от стрелкового до ракетного оружия;
• создание и использование голографических методов;
• применение в различных научно-исследовательских работах;
• измерение расстояний, координат, плотности рабочих сред, скорости потоков и многих других параметров;
• запуск химических реакций для проведения различных технологических процессов.

Существует ещё немало направлений, в которых лазеры уже используются или найдут применение в самое ближайшее время.

Метод сухого лазерного наклепа использует фемтосекундные лазерные импульсы

Техника лазерного наклепа не нуждается в неэкономном перекрытии импульсов в атмосферных условиях

Лазерный наклеп (laser peening) или лазерное ударное упрочнение — технология поверхностной модификации с использованием лазерного ударного сжатия для улучшения свойств металлов, таких как твердость, остаточное напряжение, усталостные свойства и коррозионная стойкость. В настоящее время наносекундный импульсный лазер используется в качестве инструмента для лазерного наклепа в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и ядерной промышленности. Твердый материал, который облучается наносекундным лазерным импульсом, преобразуется в газ или плазму из жидкой фазы, что сопровождается объемным расширением. Ударная волна при расширении приводится в действие как сила отдачи по поверхности и распространяется в материал. Пластическая деформация материала посредством ударной волны способствует эффекту наклепа.
В случае, когда используется лазерный импульс с длиной волны инфракрасного излучения (~ 1,05 нм), поверхность материала должна быть покрыта защитным покрытием или расходуемым слоем, таким как черная краска или алюминиевая лента, чтобы предотвратить поверхность от плавления или нанесения повреждения от лазерного импульса. После лазерной обработки необходимо удалить оставшееся покрытие.

Разработка метода

Лазерный наклеп без нанесения покрытия был разработан с использованием 532 нм лазеров, при оптимизации условий процесса, которые были применены к практическим приложениям в ядерной промышленности. Однако поверхность должна была быть покрыта прозрачной средой, такой как вода, чтобы подавить расширение плазмы и получить высокую амплитуду ударной волны, достаточную для пластической деформации материала для обеих длин волн. Несмотря на то, что процесс микроскопического ударного упрочнения был разработан с использованием более короткой длины волны 355 нм с длительностью импульса около десятков наносекунд для подавления теплового повреждения, тот процесс также требует как покрытия, так и воды. Наносекундный лазерный процесс не создает достаточной ударной волны, если поверхность не покрыта средой для удержания плазмы. Хотя применимость лазерного наклепа будет определенно увеличена, если среда для удержания плазмы не потребуется, такая технология никогда не была реализована для наносекундного лазерного процесса.
Интенсивность фемтосекундного лазерного импульса, эквивалентная энергии в единицу времени на единичной площади и пропорциональная квадрату напряженности электрического поля, чрезвычайно велика даже при низкой энергии, поскольку ширина импульса чрезвычайно короткая. Поэтому прямое облучение твердой поверхности фемтосекундным лазерным импульсом приводит к интенсивной ударной волне, которая распространяется в твердое тело. Такая ударная волна, возбуждаемая фемтосекундным лазерным импульсом, облучаемая в атмосферных условиях, пластически деформирует материал, что приводит к появлению метастабильных фаз высокого давления1, 2 или образованию высокой плотности дислокаций.3-6 Зоны термического влияния и расплавления, образованные фемтосекундным лазерным импульсом намного меньше, чем наносекундный лазерный импульс из-за его чрезвычайно короткой длительности. Таким образом, с использованием фемтосекундных лазерных импульсов появляется возможность наклепа без неэкономного наложения импульсов в атмосферных условиях.7
Материалом, используемым в этом исследовании, был алюминиевый сплав 2024 с покрытием, который коммерчески используется в аэрокосмической промышленности. Наблюдалась морфология поверхности и измерялись ее механические свойства, такие как твердость, остаточные напряжения и усталостные свойства для оценки эффекта наклепа. В этом исследовании использовался алюминиевый сплав 2024-T351, за исключением испытаний на усталость, в которых использовался алюминиевый сплав 2024-T3. Испытуемое напряжение сплавов 2024-T351 и 2024-T3 составляет соответственно 321 и 334 МПа. Поверхность образца, подлежащего облучению лазерными импульсами, подвергали электрополировке в 20% -ном растворе серной кислоты-метанола в течение 30 с для удаления слоя, упрочненного при предварительной обработке.

Сухой лазерный наклеп поверхности

Рис. 1 схематически иллюстрирует экспериментальную установку для сухого лазерного наклепа с использованием фемтосекундных лазерных импульсов. Образец образца алюминиевого сплава 2024-T351 с размерами 10 × 10 × 10 мм3 был установлен на подвижке x-y, как показано на Рис. 1a. Фемтосекундные лазерные импульсы (с использованием Spectra-Physics Spitfire laser) с длиной волны 800 нм и шириной импульса 120 фс были сфокусированы с использованием плосковыпуклой линзы с фокусным расстоянием 70 мм и излучались по нормали к электрополированной поверхности образца в воздухе.
Перед экспериментом по наклепу исследовалась глубина, отгравированная одним импульсом фемтосекундного лазера, в зависимости от энергии импульса, для выбора условий наклепа. Глубина кратера, образованная фемтосекундным лазерным излучением в фиксированном положении, измерялась с использованием лазерного микроскопа. Удаленная глубина на импульс оценивалась путем деления глубины кратера на количество импульсов облучения. Для наклепа образец алюминия перемещался в направлениях x и y во время лазерного облучения, как показано на Рис. 1b. Степень покрытости Cv выражается формулой
Cv = πD2Np / 4
, где D — диаметр пятна лазерного импульса, а Np — количество импульсов на единицу площади. Np изменяется путем изменения скорости движения в направлении x и расстояния между импульсами в направлении y.

Рис. 1. Схематические иллюстрации (а) экспериментальной установки для лазерного облучения, (б) направление сканирования лазерных импульсов для установки, показанной на (а), и (в) форма и размеры образцов для испытаний на усталость и направление сканирования показаны лазерные импульсы для усталостных образцов; изображение испытательного образца для усталости, соответствующее (с), показано в (d).

Поверхностная морфология, твердость и остаточные напряжения

Морфологию поверхности сухого алюминиевого сплава после лазерного наклепа покрытием наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM, Hitachi S-3000H). Остаточное напряжение на поверхности с сухим лазерным нпклепом оценивали по дифракционному пику алюминия (311) в рентгеновских лучах CrKα (2,2897 Å) при значении модуля Юнга 70,300 ГПа и коэффициента Пуассона 0,345. Тонкие слои поверхности последовательно удалялись электролитической полировкой для получения профиля глубины остаточного напряжения. Твердость поперечного сечения измеряли с использованием системы нановдавливания (nanoindentation) (ELIONIX ENT-1100a) с приложенной нагрузкой 1 мН. Перед испытанием на нановдавливание поперечное сечение полировалось пучком Ar-ионов 5 кэВ (JEOL SM-09010) для удаления затвердевшего слоя.
На Рис. 2 показаны SEM-изображения сухого лазерного наклепа поверхности алюминиевого сплава 2024-T3. Капель не наблюдается, что указывает на то, что фемтосекундная лазерная обработка создает пренебрежимо малый расплавленный слой. Шероховатость поверхности Ra составляет 1,2 мкм, что намного ниже, чем у поверхности наносекундного лазерного наклепа , а также на поверхности с покрытием за счет дробеструйной обработки .

Рис. 2. СЭМ-изображения поверхности образца 2024-Т3 после сухого лазерного наклепа. Рис. 3 показывает остаточное напряжение вдоль направления x σx и y направления σy и твердость в зависимости от глубины от поверхности.

Поверхностная область в пределах около 100 мкм имеет остаточное напряжение сжатия для обоих направлений x и y, максимальное значение которых составляет около 300 МПа на глубине 6 мкм, что почти такое же, как и 0,2% напряжение предела стойкости  алюминиевого сплава 2024-T3 , Область в пределах 6 мкм от поверхности с наибольшим компрессионным остаточным напряжением соответствует самой закаленной области. Наибольшее значение твердости составляет почти в два раза большее от необработанного  алюминиевого сплава с твердостью 2,0 ГПа, что указывает на местное упрочнение или пластическую деформацию, вызывающую остаточное напряжение сжатия.

РИС. 3. Твердость и остаточное напряжение при сухом лазерном наклепе алюминиевого сплава 2024-T3 ; полосы ошибок указывают на неопределенность измерения.

Усталостные свойства

Форма и размеры усталостных образцов алюминиевого сплава 2024-T3 показаны на Рис. 1c. Толщина образца составляла 3 мм. Как верхняя, так и нижняя поверхности были обработаны до  зеркального состояния так же, как образцы 2024-T351. Для обеих поверхностей выполнялись сухой лазерный наклеп. Изображение образца для испытания на усталость после обработки сухим лазерным наклепом показано на Рис. 1d. Испытания на изгиб проводились с циклической скоростью 1400 циклов / мин с постоянной амплитудой деформации и отношением напряжений R = -1 в воздухе при комнатной температуре.

Обе поверхности образца для испытания на усталость, показанные на Рис. 1с, были обработаны лазерным наклепом с использованием энергии импульса 600 мкДж и Показателем покрытия 2768%. Связь между амплитудой напряжения и числом циклов до отказа для обработанного лазерным фемтосекундным наклепом алюминиевого сплава 2024-T3  и с базовым материалом показана на Рис. 4. Срок службы до усталостного разрушения был увеличен до 38X по сравнению с базовым материалом при амплитуде напряжения 195 МПа , Устойчивость к усталости при 2 × 106 циклах  образца с лазерным наклепом была на 58 МПа больше, чем у основного материала.

Рис 4. Результаты испытаний на плоский изгиб для образцов сухого лазерного наклепа алюминиевых сплавов 2024-T3 и базового материала.

Усталостные свойства алюминиевого сплава 2024 были улучшены путем сухого лазерного наклепа с использованием фемтосекундных лазерных импульсов, образцы обработаны на воздухе без покрытия, такого как защитное покрытие, и воды в качестве среды для удержания плазмы. При энергии импульса 600 Дж и показателем охвата 2768% усталостный срок был улучшен на 38X по сравнению с базовым материалом при амплитуде напряжения 195 МПа. Устойчивость к усталости при 2 × 106 циклах обожженного образца была на 58 МПа больше, чем у основного материала. Поверхность была упрочнена на глубину нескольких десятков микрометров. Сжимающее остаточное напряжение, индуцированное в области поверхности, было почти равно 0,2% -ному испытательному напряжению алюминиевого сплава 2024. Толщина слоя с остаточным напряжением сжатия составляла около 100 мкм.

 

Прогноз

Процесс сухого лазерного формования имеет большой потенциал для применения в различных областях, где обычные методы упрочнения не могут использоваться, тогда как этот процесс может быть осуществлен в условиях окружающей среды без использования среды для удержания плазмы, такой как вода или прозрачные материалы. Например, микро-устройство, такое как нано- или микроэлектромеханические системы (MEMS), может быть обработано лазерным наклепом фемтосекундными лазерными импульсами, поскольку диапазон зоны термического воздействия импульсами находится в нано-микрометрическом масштабе. Кроме того, этот процесс может быть теоретически выполнен в вакууме, потому что нет существенной разницы между ударным давлением в вакууме и на воздухе, что позволяет использовать этот метод в космосе.

 

Литература

1. T. Sano, H. Mori, E. Ohmura, and I. Miyamoto, Appl. Phys. Lett., 83, 3498–3500 (2003).
2. M. Tsujino et al., J. Appl. Phys., 110, 126103 (2011).
3. M. Tsujino et al., Appl. Phys. Express, 5, 022703 (2012).
4. T. Matsuda, T. Sano, K. Arakawa, and A. Hirose, Appl. Phys. Lett., 105, 021902 (2014).
5. T. Matsuda, T. Sano, K. Arakawa, and A. Hirose, J. Appl. Phys., 116, 183506 (2014).
6. T. Matsuda et al., Appl. Phys. Express, 7, 122704 (2014).
7. T. Sano et al., J. Laser Appl., 29, 012005 (2017).

TOMOKAZU SANO ([email protected]) является доцентом кафедры материалов и производственной науки Высшей инженерной школы Университета Осаки в Осаке, Япония; www.mapse.eng.osaka-u.ac.jp/sano/en

Перевод: https://www.industrial-lasers.com/articles/print/volume-33/issue-4/features/dry-laser-peening-method-uses-femtosecond-laser-pulses.html

Поделиться ссылкой:

• Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
• Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в Google+ (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
• Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)

Похожие записи

применений лазеров

Применения Лазеры

Лазер оптическое устройство, генерирующее интенсивный пучок когерентных монохроматический свет за счет вынужденного излучения излучения.

Лазер свет отличается от обычного света. Он имеет различные уникальные свойства, такие как когерентность, монохромность, направленность и высокая интенсивность.Благодаря этим уникальным свойства, лазеры используются в различных приложениях.

Наиболее важные применения лазеров включают:

• Лазеры в медицина
• Лазеры в связь
• Лазеры в промышленность
• Лазеры в наука и техника
• Лазеры в военный

Лазеры в Медицина

1. Лазеры используется для бескровной хирургии.
2. Лазеры используется для уничтожения камней в почках.
3. Лазеры используется в диагностике и терапии рака.
4. Лазеры используется для коррекции кривизны хрусталика глаза.
5. Лазеры используется в оптоволоконном эндоскопе для обнаружения язв в Кишечник.
6. Печень а болезни легких можно лечить с помощью лазеров.
7. Лазеры используется для изучения внутреннего строения микроорганизмов и клетки.
8. Лазеры используется для проведения химических реакций.
9. Лазеры используется для создания плазмы.
10. Лазеры используется для успешного удаления опухолей.
11. Лазеры используется для удаления кариеса или разрушенной части зубов.
12. Лазеры используется в косметических процедурах, таких как лечение акне, целлюлит и эпиляция.

Лазеры в коммуникациях

1. Лазерный свет используется в оптоволоконной связи для отправки информации на большие расстояния с низкими потерями.
2. Лазерный свет используется в подводных сетях связи.
3. Лазеры используется в космической связи, радарах и спутниках.

Лазеры в промышленности

1. Лазеры используется для резки стекла и кварца.
2. Лазеры используется в электронной промышленности для обрезки компонентов Интегральные схемы (ИС).
3. Лазеры используется для термической обработки в автомобильной промышленности.
4. Лазерный свет используется для сбора информации о префиксных ценах различных товаров в магазинах и коммерческих учреждениях со штрих-кода, нанесенного на продукт.
5. Ультрафиолет лазеры используются в полупроводниковой промышленности для фотолитографии.Фотолитография — это метод, используемый для изготовление печатной платы (PCB) и микропроцессора с помощью ультрафиолета.
6. Лазеры используется для сверления аэрозольных сопел и контрольных отверстий внутри требуемая точность.

Лазеры в области науки и техники

1. А лазер помогает в изучении броуновского движения частиц.
2. С помощь гелий-неона лазера было доказано, что скорость света одинакова в все направления.
3. С с помощью лазера можно подсчитать количество атомов в веществе.
4. Лазеры используется в компьютерах для извлечения сохраненной информации из Компакт-диск (CD).
5. Лазеры используется для хранения большого количества информации или данных на CD-ROM.
6. Лазеры используется для измерения загрязняющих газов и других загрязняющих веществ атмосферы.
7. Lasers помогает в определении скорости вращения земли точно.
8. Лазеры используется в компьютерных принтерах.
9. Лазеры используется для создания трехмерных изображений в космосе без использования линз.
10. Лазеры используется для обнаружения землетрясений и подводных ядерных Взрывы.
11. Галлий арсенидный диодный лазер можно использовать для установки невидимого забора для защиты области.

Лазеры в Военном деле

1. Лазер дальномеры используются для определения расстояния до объект.
2. кольцевой лазерный гироскоп используется для зондирования и измерения очень малый угол поворота движущихся объектов.
3. Лазеры может использоваться как скрытный осветитель для разведки ночью с высокой точностью.
4. Лазеры используются для утилизации энергии боеголовки путем повреждения ракета.
5. Лазер свет используется в лидарах для точного измерения расстояния к объекту.

,Литература по применению лазера

— IPG Photonics

2019 Характеристика излучения высоких гармоник Январь 2019

Характеристика излучения высоких гармоник ZnO до 11 эВ, накачиваемых источником с высокой частотой повторения Cr: ZnS

Мы сообщаем об измерении гармоник высокого порядка от кристалла ZnO с энергией фотонов до 11 эВ, генерируемых фемтосекундным Cr: ZnS-лазером с высокой частотой повторения, работающим в средней инфракрасной области при 2–3 мкм, обеспечивая несколько циклов импульсы со средней мощностью в несколько ватт и максимальной мощностью в несколько мегаватт.Высокая интенсивность фокусировки достигается за один проход через кристалл без нароста полости или наноструктурированного рисунка для усиления поля. Мы измеряем более 108 фотонов высоких гармоник в секунду.

Джулио Вампа, Сергей Васильев, Ханже Лю, Майк Миров, Филип Х. Баксбаум и Дэвид А. Рейс

Январь 2019 г., Optics Letters

CloseOctave-Spanning Cr: ZnS фемтосекундный лазер с внутренней нелинейной интерферометрией январь 2019

Cr: ZnS фемтосекундный лазер с внутренней нелинейной интерферометрией 2019

Мы сообщаем о супероктавной поликристаллической системе Cr: ZnS с несколькими циклами и мощностью 4 Вт при частоте следования 78 МГц, в которой все необходимые оптические сигналы для измерения частоты смещения несущей и огибающей генерируются внутренне.

Сергей Васильев, Игорь Москалев, Виктор Смольский, Джереми Пепперс, Майк Миров, Владимир Федоров, Дмитрий Мартышкин, Сергей Миров и Валентин Гапонцев

Январь 2019 г., Optica

Близкие сверхоктавные длинноволновые когерентные переходные процессы в среднем инфракрасном диапазоне Январь 2019

Супероктавные длинноволновые когерентные переходные процессы в среднем инфракрасном диапазоне, вызванные оптическим выпрямлением коротких импульсов 2,5 мкм

Фемтосекундные лазерные источники и гребенки оптических частот в области молекулярных отпечатков электромагнитного спектра имеют решающее значение для множества приложений в естественных науках и науках о жизни.Здесь мы представляем Cr: ZnS-лазеры в качестве удобного средства для создания сверхоктавных электромагнитных переходных процессов в среднем ИК-диапазоне посредством оптического выпрямления (или генерации внутриимпульсной разностной частоты, IDFG). Результаты подчеркивают потенциал этой архитектуры для сверхбыстрой спектроскопии и генерации широкополосных частотных гребенок в длинноволновом инфракрасном диапазоне.

Сергей Васильев, Игорь С. Москалев, Виктор О. Смольски, Джереми М. Пепперс, Майк Миров, Андрей фон Муравьев, Кевин Завильски, Питер Г.Шунеманн, Сергей Б. Миров, Константин Л. Водопьянов, Валентин П. Гапонцев

Январь 2019 г., Optica

CloseClose2018 Границы лазеров среднего ИК диапазона на основе халькогенидов, легированных переходными металлами Сентябрь / октябрь 2018 г.

Границы лазеров среднего ИК диапазона на основе халькогенидов, допированных переходными металлами

Полупроводники II-VI, легированные ионами

TM, активно изучаются с 1960-х годов многими исследовательскими группами. Однако о генерации кристалла Cr: ZnSe впервые сообщили в 1996 году ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса.В этой публикации авторы сформулировали основные особенности, которые делают эти материалы столь привлекательными для применения в лазерах среднего инфракрасного диапазона (MIR).

Сергей Б. Миров, член IEEE, Игорь С. Москалев, Сергей Васильев, Виктор Смольский, Владимир фон Федоров, Дмитрий Мартышкин, Джереми Пепперс, Майк Миров, Алексей Дергачев и Валентин Гапонцев

сентябрь / октябрь 2018 г., Журнал IEEE по избранным темам квантовой электроники

Close3 Approaches Show: Волоконные лазеры, подготовленные для электронной мобильностиОктябрь 2018 Волоконно-оптические технологии позволяют оборудовать волоконно-оптические машины для массового производства на различных рынках Январь 2018Закрыть2017 Волоконно-лазерная сварка соединяет сложные металлыМарт 2017Закрыть2016Лазерная лазерная сварка с легкими отверстиями может сваривать проблемные металлыОбщая тенденция в октябре 2016 г. Стоимость В лазерном скальпеле 2 мкм используются керамические материалы для усиления Сентябрь 2016

В недорогом лазерном скальпеле 2 мкм используются керамические материалы для усиления

Ученые из Российской академии наук, Нижегородского государственного университета, НТО «ИРЭ-Полюс» и Московского физико-технического института разработали лазер на керамической основе, который разрезает ткани с минимальными травмами и как минимум в два раза дешевле, чем лазеры с использованием высококачественные материалы для генерации из кристаллов.

Сентябрь 2016 г., Laser Focus World

Гейл Овертон

Close Недавние прорывы в твердотельной лазерной технологии среднего ИК-диапазона Июнь 2016 Волоконная оптика: от «света трубопроводов» до полностью оптических коммуникаций Май 2016 г.

Волоконная оптика: от «света трубопроводов» до полностью оптических коммуникаций

IPG Photonics недавно разработала инновационный лазер GLPN-500-R на основе волоконной оптики, в котором сочетание качества одномодового луча, короткой длины волны, малой длительности импульса и большей мощности позволяет исследовать новые области применения.Спустя год после получения награды Prism Award IPG продолжила совершенствовать архитектуру лазера и оптимизировать его компоненты, что привело к значительному уменьшению форм-фактора.

Май 2016, Photonics Spectra

Джастин Мерфи

Волоконный лазер CloseOver 50% с эффективностью подключения к стене Апрель 2016 Разделение энергетического сектора Весна 2016

Разделение энергетического сектора

К 2030 году необходимо будет вывести из эксплуатации более 20 ядерных объектов в Великобритании, и это побудило инженеров найти новые методы, которые помогут таким объектам безопасно завершить свою рабочую жизнь.

Весна 2016, Laser Systems Europe

Gemma Church

CloseЛазерные системы используются при резке труб большого диаметра Март 2016 Волоконные лазеры уровня киловатт зрелость Март 2016 года

Волоконные лазеры уровня киловатт зрелые

Несмотря на то, что современные высокомощные волоконные лазеры непрерывного действия берут свое начало в телекоммуникационных технологиях, они давно покинули эту арену и стали естественными при надежной и качественной обработке материалов.

Март 2016, Laser Focus World

John Wallace

Волоконно-оптические лазеры CloseFiber продолжают завоевывать долю рынка в приложениях для обработки материалов Февраль 2016 Волоконные лазеры QCW достигли совершеннолетия Февраль 2016 г.

Волоконные лазеры QCW достигли совершеннолетия

Эффективность подключения к розетке, высокий PRR — это лишь два преимущества новой лазерной технологии

Февраль 2016, Канадское промышленное оборудование

Шон Мерфи (IPG Photonics) и Гэри Лорингер (Paradigm Precision)

Лазеры CloseFiber: обработка материалов с множественным лазерным лучом Февраль 2016 г.

Волоконные лазеры: обработка материалов с несколькими лучами

Волоконные лазеры, создающие пятна разного размера, длительности импульса или длины волны, могут быть объединены в один процесс для таких применений, как пайка, сварка и текстурирование поверхности.

Февраль 2016, Laser Focus World

Тоби Страйт, Андреас Гусенко, Майкл Групп и Тони Холт

Лазер CloseFiber позволяет маркировать современные пластмассы Январь 2016Закрыть2015Лазерное текстурирование поверхности с помощью новых волоконных лазеровНоябрь 2015Лазерный степпер берет на себя традиционную сварку июль / август 2015 Может быть, самый гибкий лазер — когда-либо! Июль / Август 2015 г. Лазерная резка углепластика июль / август 2015 г.

Лазерная резка углепластика

Использование волоконного лазера 30 кВт

июль / август 2015, LIA Сегодня

Дирк Херцог, Маттиас Шмидтлер, Мартен Канисиус, Макс Оберландер, Ян-Филип Таше и Клаус Эммельманн

CloseClamp, закрытие, лазерная сварка июнь 2015

Зажим, закрывающий, лазерная сварка

Для лазерной сварки необходимы правильный корпус, чистая среда и надлежащий зажим.Одна технология решает все три проблемы.

Июнь 2015, Изготовитель

Тим Хестон

Микрообработка волоконным лазером в крупносерийном производстве Май / июнь 2015 г.

Микрообработка волоконным лазером в крупносерийном производстве

Новое поколение волоконных лазеров IPG QCW обеспечивает высокопроизводительное сверление, скрайбирование и резку с качеством микрообработки.

Май / июнь 2015, Industrial Laser Solutions

Марко Мендес, Рузбех Саррафи, Джошуа Шонли и Рой ВанГемерт

Фокусирующее волокно с близкого расстояния с Афара Май 2015 г.

Фокусирующее волокно с расстояния

По мере того как оптоволокно дешевеет, R&E Automated Systems продолжает использовать удаленные системы лазерной сварки для автопроизводителей

Май 2015, FF Journal

Ник Райт, исполнительный редактор

CloseMid-IR Лазеры: линза Керра с синхронизацией мод в поликристаллическом Cr: ZnS и Cr: ZnSe конкурирует с Ti: сапфиром Май 2015 года, одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), добавки, повышающие скорость лазерной маркировки пластмасс в потоке Апрель / май 2015 г. Что нового с мощностью 100 кВт волоконных лазеров? Январь 2015 г.

Что нового в волоконных лазерах мощностью 100 кВт?

ILS, советник редакции Др.Кунихико Вашио во время посещения лаборатории в Центре исследований и разработок NADEX Laser (Цуруга, Япония) стал свидетелем следующего эксперимента с волоконным лазером мощностью 100 кВт для сварки нержавеющей стали SUS 304 при мощности 100 кВт (размер пятна 1 мм) …

Янв 2015, Industrial Laser Solutions

Дэвид Белфорте, главный редактор

CloseClose

2014Что могут делать лазеры с композитами? Волоконные лазеры в аэрокосмической промышленности

Волоконные лазеры в аэрокосмической промышленности
Аэрокосмическая промышленность может получить большие выгоды от перехода на волоконные лазеры.

июль 2014 г., Industrial Laser Solutions
Bill Shiner, IPG Photonics

Close Волоконные лазеры высокой мощности для геотермальной, нефтегазовой промышленности Первая линия лазерных лучей стремится к внедрению в NFL Пистолет для точечной сварки сопротивляется и волоконный лазер

Пистолет для точечной сварки встречает Волоконный лазер
В условиях массового производства в автомобильной промышленности точечная контактная сварка и дистанционная лазерная сварка являются хорошо зарекомендовавшими себя технологиями.

Январь 2014 г., Industrial Photonics
Клаус Крастель , IPG Laser GmbH

CloseClose2013 ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ: волоконный лазер мощностью 100 кВт, промышленные приборы для измерения мощности Nd: YAG-лазеры с накачкой были рабочей лошадкой и на протяжении десятилетий доминировали на рынке аэрокосмического бурения, но сейчас волоконный лазер находится в центре внимания аэрокосмической промышленности для внедрения на производственных линиях.

13 августа 2013, Laser Focus World
Билл Шайнер, IPG Photonics

CloseProgress in Lasers улучшает соединение полимеров

Progress in Lasers улучшает соединение полимеров
Тулиевые волоконные лазеры перспективны для лазерной сварки прозрачных полимеров для медицинских устройств и другие отрасли.

Август 2013 г., Декорирование пластмасс
by Tony Hoult , IPG Photonics

CloseИспользование лазерных технологий Использование волоконных лазеров для труб из нержавеющей стали Тритан находит новое применение в медицинских технологиях IPG Волоконные лазеры высокой мощности, субмикронные лазеры и другие достижения в сваркеClose2012Fiber Drill2012 Oil

Fiber Lasers Drill for Oil
Лазерная мощность 20 кВт, передаваемая через специальное оптоволокно, может просверливать твердые породы.

Декабрь 2012, Laser Focus World

Jeff Hecht

CloseЛазерная резка помогает компании пережить рецессиюYLR-5-1070-LP, используемая в лазерном пинцете Сварка пластмасс в медицине
Мощная лазерная технология, первоначально разработанная для телекоммуникационной отрасли, теперь нацелена на сварку пластмасс и имеет значительные последствия для медицинских рынков, поскольку исключает использование красителей и других экстрагируемых добавок.

Май 2012, Plastics Today
Doug Smock

Лазерная технология CloseFiber расширяет «умные добавки», улучшающая лазерную маркировку пластмасс

«Умные добавки», улучшающие лазерную маркировку пластмасс
Новое поколение «умных добавок» для лазерной маркировки включение в полимеры — это качественный скачок в технологии, который дает возможность и экономит средства.

Февраль 2012, Industrial Laser Solutions
Scott Sabreen

CloseDrilling with Fiber Laser

Drilling with Fiber Lasers

Импульсные волоконные лазеры сокращают затраты на приобретение и эксплуатацию.

Январь 2012, Industrial Laser Solutions
Йенс Дитрих и Ингомар Келбасса

CloseSuper Lasers для ускорения вывода из эксплуатации ядерных установок

Super Lasers для ускорения вывода из эксплуатации ядерных установок

Лазеры экономят время, повышают производительность и внедряют новые технологии, что существенно влияет на чистую прибыль компании и долгосрочное положение на рынке.

Январь 2012, Laser Focus World
Stan Wilford

CloseClose2011 Волоконно-лазерная технология становится все более разнообразной

Волоконно-лазерная технология становится более разнообразной
Волоконные лазеры предлагают такие преимущества, как длительный срок службы, низкая сложность, снижение эксплуатационных расходов и низкие эксплуатационные расходы, которые теперь можно найти в различных продуктах на основе волокна с уровнями мощности, соответствующими потребностям приложений, ранее обслуживаемых лазерами CO ₂ .

Декабрь 2011 г., Laser Focus World

Тони Холт

Лазер CloseFiber заменяет два лазера CO2 в KMDP Предотвращение износа и разрыва

Предотвращение износа и разрыва
Стивен Маунси рассматривает множество вариантов применения лазерной классификации, особенно в приложениях для выработки электроэнергии и энергии, а также при бурении нефтяных скважин.

Осень 2011, Laser Systems Europe
Стивен Маунси

CloseDriving Vehicle Production

Производство автомобилей
Грег Блэкман исследует растущий спрос на лазеры в автомобильной промышленности.

Осень 2011, Laser Systems Europe
Грег Блэкман

CloseЛазерные компании стремятся выйти из рецессииЗакрыть2010Анализ потенциала твердотельных лазеров Провайдер оптоволокна

Провайдер оптоволокна
IPG Photonics является синонимом области волоконных лазеров, и вот уже 20 лет

Апрель 2010, Electro Optics
Bill Shiner, IPG Photonics

Лазерная точечная сварка CloseFiber

Волоконная лазерная точечная сварка
Рассматривается типичное применение лазерных степперов.

Март 2010 г., Industrial Laser Solutions
Клаус Крастель, IPG Laser GmbH

CloseDevelopments in Fiber Laser TechnologyClose.

Лазерные прикладные системы | CNIlaser

CNI может предложить комплексные решения в широком спектре приложений из научных исследований, биомедицина и экология науки к промышленным материалам обработка, микроэлектроника, авионика и развлечения. приложения включают лазер оптогенетика и нейробиология, PIV, конфокальное лазерное сканирование микроскопия и так далее.

Большинство Передовые исследования Больше более десяти тысяч академических статьи были опубликованы с помощью CNI лазеры, а оптический луч может можно найти в различных практических Приложения. Голография CNI обеспечивает когерентная длина> 50 м, высокостабильные лазеры SLM, это широко используется в голографический микроскопия, голографическая безопасность, голографическая интерферометрия и др. Конфокальный лазер Сканирующая микроскопия CLSM состоит из конфокальной микроскопии, лазерной и система сбора данных. CNI предложения много лазеров свободного пространства и многоволновых Волоконные муфты SM. лазер оптогенетика И неврология CNI предлагает множество лазеров для оптогенетики и неврология со свободным пространством или версии с косичками. аксессуары также доступны для полное решение. Структурированный лазер / линейный лазер для PIV Автор переходный, многоточечный, бесконтактный гидродинамический скоростной метод, PIV является широко используется в исследования потоков частиц, поток в аэродинамической трубе измерения и др. Ранжирование и лидар Лидар Система состоит из лазера, телескопа устройство сбора и анализа сигналов устройство с высоким точность и высокое пространственное разрешение дистанционное зондирование. Рамановский спектр Решение Он показывает спектр для материалы характеристика и идентификация.Используется для оценки ювелирных изделий, судебно-медицинская экспертиза, и другие материалы. LIF: лазерно-индуцированная флуоресценция самое старшее обнаружение технология, LIF широко используется в биологии, химия, экология наук, сельское хозяйство, и другие приложения. LIBS: лазерный пробой Измерение на большом расстоянии в реальном времени система. Маленький размер и быстрый отклик, отсутствие повреждений, универсальность и разнообразие образцов, используется в условия хеширования. Лазер для лечения Лазеры могут найти широкое применение в клинические дисциплины, CNI обеспечивает 532 нм, 561 нм, 589 нм, 1064 нм… для Медицинское лечение. Люминесценция с повышением частоты CNI обеспечивает 808 нм, 980 нм, 1532 нм и другие длины волн лазера источники повышающего преобразования люминесценция. Связь и Визуализация Высокая качество связи, небольшие потери и длительный передача на расстояние, строгая конфиденциальность и свет структура.В основном используется для системы связи. Лазерная обработка CNI DPSS-лазеры с модуляцией добротности и мощные лазеры с водяным охлаждением широко используется в лазерной маркировке, сварке, сверление, резка, чистка и т. д. Лазерное шоу CNI предлагает высокий надежный зеленый, синий, красный лазеры, и Лазеры RG и RGB для лазеров развлекательная программа.Эти лазеры компактны и специально предназначен для лазерного шоу. Маркировка и планирование алмазов CNI предлагает лазерный источник и лазерная маркировочная машина для алмазного планирования, с минимальной высотой символа 40 мкм и ширина маркировки 5 мкм.

.