Лазер и его применение

Как уже было указано, первоначальная задача голографии заключалась в получении объёмного изображения. С развитием голографии на толстослойных пластинах возникла возможность создания объёмных цветных фотографий. На этой базе исследуются пути реализации голографического кино, телевидения и т. д. Голография может применяться для обеспечения точности обработки деталей.

2.7 Лазеры в информационных технологиях

Поскольку лазерное излучение является электромагнитной волной, логично было бы предположить, что лазерный луч можно использовать для передачи информации примерно так же как мы передаём информацию с помощью радиоволн. С теоретической точки зрения никаких препятствий этому нет. Но на практике такая передача информации сталкивается с существенными трудностями. Эти трудности связаны с особенностями распространения света в атмосфере. Такое распространение, как известно, в значительной степени зависит от атмосферных помех: тумана, наличия пыли, атмосферных осадков и т.п. Не смотря на то, что лазерное излучение обладает совершенно уникальными свойствами, оно так же не лишено этих недостатков.

Одним из решений проблемы нейтрализации влияния атмосферных помех на распространение лазерного луча стало использование волоконно-оптических линий. Основу таких линий составляют тончайшие стеклянные трубочки (оптические волокна), уложенные в специальную непрозрачную оболочку. Конфигурация оптических волокон рассчитывается таким образом, чтобы при прохождении по ним лазерного луча возникал эффект полного отражения, что практически полностью исключает потери информации при её передаче. Волоконно-оптические линии обладают огромной пропускной способностью. По одной нитке такой линии можно одновременно передавать в несколько раз больше телефонных разговоров, чем по целому многожильному кабелю, составленному из традиционных медных проводов. Кроме того на распространение лазерного луча по волоконно-оптическим линиям не оказывают влияние практически никакие помехи. В настоящее время волоконно-оптические линии используются при передаче сигналов кабельного телевидения высокого качества, а так же для обмена информацией между компьютерами через интернет по выделенным линиям. Существуют уже и телефонные линии, построенные с использованием оптических волокон.

С появлением полупроводниковых лазеров появилась возможность использования их для записи и чтения информации на информационных носителях - лазерных компакт-дисках. Лазерный диск представляет собой круглую пластинку, изготовленную из алюминия, покрытую прозрачным пластмассовым защитным слоем. В начале изготавливается так называемый мастер-диск, на который с помощью луча лазера наносится информация в двоичном представлении. Лазерный импульс возникает только тогда, когда через записывающее устройство проходит логическая единица. В момент прохождения логического нуля импульс не возникает. В результате в некоторых местах поверхности диска, которые теперь соответствуют логическим единицам в массиве информации, алюминий испаряется. Мастер-диск служит матрицей, с которой печатаются многочисленные копии, причём на копии в тех местах, где на мастер-диске были светоотражающие участки, возникают выемки, рассеивающие свет, а в тех местах, где на мастер-диске были выемки, на копии остаются светоотражающие островки. Чтение информации с компакт-диска осуществляется так же лазером, только значительно меньшей мощности. Луч лазера направляется на вращающийся с большой скоростью диск под некоторым углом. Частота лазерных импульсов синхронизирована со скоростью вращения диска. Луч лазера, попадая на светоотражающий островок, отражается от него и улавливается фотоэлементом. В результате в электрической цепи считывающего устройства возникает ток и сигнал воспринимается как логическая единица. Если же луч лазера попадает на рассеивающую свет выемку, то отраженный луч проходит мимо фотоэлемента и электрического тока в цепи считывающего устройства не возникает. В этом случае сигнал интерпретируется как логический ноль. В настоящее время лазерные компакт-диски широко используются как для хранения компьютерной информации, так и для хранения и распространения музыкальных программ, предназначенных для воспроизведения на лазерных проигрывателях.

2.8 Лазерное шоу

Лазерное изображение можно спроецировать на любую ровную поверхность. Логотипы, знаки, рисунки. Лазер может нарисовать все что угодно. И может даже создать объемное изображение. Только для этого понадобится дым или туман. Когда лазерные лучи проходят сквозь дым, то создают весьма интересные объемные фигуры. Поэтому выделяют три вида лазерных шоу:

· лазерная графика

· объемное лазерное шоу

· смешанное лазерное шоу

Лазерная графика

Лазер рисует изображение, в данном случае зрители наблюдают световые лазерные эффекты типа конусов, туннелей, волн в пространстве. На поверхности, например, на специальной проекционной сетке, которую в темноте не видно. Получается, что зрители видят только яркие изображения, висящие в воздухе. В роли изображения может быть рекламный текст, выражающий радостные эмоции у зрителей или строки из произведений классиков мировой литературы. С помощью специального ПО программируются графические образы, синхронизированные с музыкальным сопровождением. По сути дела, лазерная графика является лазерной мультипликацией. Проецировать шоу возможно практически на любую плоскую поверхность: сетку-экран, стену дома, откос, водную поверхность, промышленный дым и т.д. Данный стиль лазерного шоу также используют в рекламных целях.

Объемное лазерное шоу

Во время объемного лазерного шоу лучи лазера, попадают в дым, туман, проходят сквозь фонтан, он меняется в цвете и создает объемное изображение, синхронизированное с музыкой. Такое лазерное шоу очень эффектно и производит неизгладимое впечатление на зрителей. На открытом воздухе используется мощное лазерное оборудование, роль дыма могут сыграть: дождь, снег, туман. Этот стиль лазерного шоу подчеркивает всю особенность и незаменимость лазерного оборудования.

Смешанное лазерное шоу

Если соединить в одном показе лазерную графику и объёмное лазерное шоу, то получится наиболее интересный вариант лазерной презентации. Этот вид иллюминации является наиболее зрелищным и перспективным. Как правило, создаваемый визуальный ряд объединен композиционно со звуковым сопровождением в единое целое. Однако, необходимо понимать, что это наиболее дорогой стиль лазерного шоу, т. к. он требует наибольшего количества оборудования и более сложного программирования.

Для достижения максимального эффекта необходимо создать условия для лазерного шоу: низкая освещённость, задымлённость, температурный диапазон (от 0 С до 40 С), энергоснабжение.

Заключение

лазерный оптический монохроматический

Подводя итоги, можно сказать, что лазеры используются практически везде и перспективы у них огромные. В различной технике, на производстве, в медицине, и многих других науках и сферах жизнедеятельности человека

Был создан первый лазер, и благодаря этому произошла революция в оптике и других областях науки: появились источники управляемого интенсивного когерентного излучения, позволяющие сконцентрировать высокую энергию в очень малых спектральных, временных и пространственных диапазонах.

Бурное развитие лазерной промышленности, потребности современного производства и научно-технический прогресс привели к тому, что лазерные технологические устройства за последние 40 лет стали дешевле, проще в обслуживании, более компактными, мобильными и доступными. Появились сравнительно дешёвые и простые системы управления лазерным лучом. Появилось на свет четвёртое поколение лазерных источников, на голову опережающее предыдущие по технологическим качествам - волоконные лазеры. Развитие вычислительной техники позволило создать автоматизированные и роботизированные комплексы для лазерной обработки. Все эти обстоятельства вместе стали техническими предпосылками развития технологии лазерной очистки и привели к тому, что техническая реализация физических принципов лазерной очистки стала доступной реальностью, а сама лазерная очистка превратилась в доступный и сравнительно недорогой инструмент. Проведенные исследования подтвердили возможность значительного улучшения многих оптических приборов и систем при использовании в качестве источника света лазеров и привели к созданию принципиально новых устройств (усилители яркости, квантовые гирометры, быстродействующие оптические схемы и др.). На глазах одного поколения произошло формирование новых научных и технических направлений - голографии, нелинейной и интегральной оптики, лазерных технологий, лазерной химии, использование лазеров для управляемого термоядерного синтеза и других задач энергетики. Уникальные свойства лазерного излучения обеспечили значительный прогресс или привели к совершенно новым научным и техническим решениям.

Высокая монохроматичность и когерентность лазерного излучения обеспечивают успешное применение лазеров в спектроскопии, иницировании химических реакций, в разделении изотопов, в системах измерения линейных и угловых скоростей, во всех приложениях, основанных на использовании интерференции, в системах связи и светолокации.

Мы уже начали привыкать, что “лазер все может”. Подчас это мешает трезво оценить реальные возможности лазерной техники на современном этапе ее развития. Неудивительно, что чрезмерные восторги по поводу возможностей лазера иногда сменяются некоторым охлаждением к нему. Все это, однако, не может замаскировать основной факт - с изобретением лазера человечество получило в свое распоряжение качественно новый, в высокой степени универсальный, очень эффективный инструмент для повседневной, производственной и научной деятельности. С годами этот инструмент будет все более совершенствоваться, а вместе с этим будет непрерывно расширяться и область применения лазеров.

Список литературы

1. Айден К. Аппаратные средства PC: перевод с нем. - Санкт-Петербург.: BHV - СПб, 2006. - 544 с.

2. Брюннер В., Юнге К. Справочник по лазерной технике. / Под ред. А.П. Напартовича. М.: Энергоатомиздат, 1991.

3. Бородина С.В., Волков В.Г., Голуб Н.М., Осипова А.М. Лазерное технологическое оборудование: обзор // Радиоэлектроника за рубежом. 1976. № 13. С. 3-24.

4. Вейко В.П. Лазерная обработка пленочных элементов. Л.: Машиностроение, 1986. 248 с

5. Китайгородский А. И. Физика для всех: Фотоны и ядра. - М.: Наука, 2002 - 208 с.

6. Крылов К.И., Прокопенко В.Г., Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л.: Машиностроение, 1978. 336 с.

7. Ландсберг Г. С. Оптика. - М.: Наука, 2006. - 928 с.

8. Ландсберг Г. С. Элементарный учебник физики. - М.: Наука, 2006. - Т.3. - 656 с.

9. Лазеры в технологии/ Ф.Ф.Водоватов, А.А.Чельный, В.П.Вейко, М.Н. Либенсон. Под общ. ред. М.Ф.Стельмаха. М.: Энергия, 1975. 215 с

10. Матвеев А. Н. Оптика. - М.: Высшая школа, 2005. - 351 с.

11. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б. Физика. - М.: Просвещение, 2001. - 254 с.

12. Сивухин В. А. Общий курс физики. Оптика. - М.: Наука, 2000. - 752 с.

13. Применение лазеров в науке, технике и технологии / А.С.Проворов, А.Г.Сизых, А.В.Сорокин, Красноярск, Изд-во КГУ, 1988. 84 с.

14. Тарасов Л. В. Лазеры. Действительность и надежды. - М. Наука, 2005. - 176 с.

15. Федоров Б.Ф. Лазеры. Основы устройства и применение.

Размещено на Allbest.ru