+7 (812) 313-13-73 (Санкт-Петербург)

+7 (495) 287-40-44 (Москва)

+7 (800) 555-67-08 (Все регионы)

E-mail: info@sinstr.ru

Что такое лазер?

Подумайте о лазере. И сразу же представляется научная фантастика или захватывающее лазерное световое шоу на концерте.

Вообще лазеры имеют более широкий спектр применения в промышленных отраслях и других сферах, и существуют дольше, чем Вы думаете.

Спектр лазерного излучения

Слово «лазер» стало частью повседневной лексики. Однако на самом деле оно - акроним! С английского языка Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation или LASER означает усиление света посредством вынужденного излучения. Теория лазеров была предложена в 1957 году, и в 1960 году Теодором Харальдом Майманом (Theodore Harold  Maiman) был создан первый работающий лазер. Еще сто лет назад Альберт Эйнштейн (Albert Einstein) теоретизировал возможность усиления излучения света, хотя и не реализовал этот потенциал.

Лазеры имеют один из самых широких спектров применения в устройствах любого типа, включая передачу информации с помощью оптических сетей, чтение данных, голографию, хирургию, а также кодировку и маркировку продукции на производственных линиях.

Лазерные маркировочные системы впервые появились на рынке около 50 лет назад. Эти системы были высоконаучными и не предназначались для жестких производственных условий и эксплуатации 24 часа в сутки семь дней в неделю. Сегодня лазерные маркировщики эволюционировали, стали компактнее, эффективнее и экономичнее.

Как работает лазер?

Все лазеры имеют один и тот же принцип работы, но отличаются способом изготовления, используемыми материалами и особенностями выходного луча лазера.

Лазеры для маркировки охватывают инфракрасный диапазон электромагнитного спектра от 10600 нм для CO2-лазерных кодировщиков до 1055-1070 нм для иттербиевых волоконных лазеров. Для сравнения, карманные лазерные указки представляют собой диодные лазеры, диапазон которых составляет от 630 до 680 нм.

Компоненты лазера

Лазер состоит из трех основных компонентов:

Активная среда: это может быть газ - двуокись углерода; твердое вещество - алюмо-иттриевый гранат легированный ионами неодима (Nd:YAG); или жидкость ­- краска. Одним из свойств активной среды является то, что она может сохранять энергию определенным образом, т.н. «инверсия населенности».

Система накачки - механизм, при помощи которого энергия применяется для возбуждения частиц (атомов или молекул) активной среды. Энергия может быть применена в виде электрического тока, электрического разряда, источника света, радиочастотной энергии и т.д.

Оптический резонатор - система, которая извлекает накопленную энергию из активной среды в виде лазерного луча. В простейшем виде оптический резонатор состоит из зеркал, расположенных на каждом конце активной среды. Эти зеркала располагаются параллельно друг другу так, что фотоны, движущиеся вдоль оси двух зеркал, непрерывно резонируют между зеркалами. Одно зеркало является 100-% светоотражающим, другое отражает частично, пропуская некоторые фотоны, которые достигают его.

Генерация лазерного луча

Энергия, приложенная к активной среде, заставляет ее молекулы возбудиться. Возбужденные молекулы достигают состояния, при котором они не могут удерживать дополнительную энергию. Они выделяют эту энергию в виде частиц света, называемых фотонами. Этот процесс называется спонтанным излучением.

Когда фотоны проходят через активную среду, они заставляют возбужденные частицы активной среды высвобождать энергию в виде других фотонов, с помощью процесса, называемого вынужденным излучением. Эти новые фотоны идентичны исходным фотонам, которые вызвали вынужденное излучение. Они имеют тот же цвет (длину волны), движутся в одном направлении, и они находятся в фазе. Фотоны, передаваемые частично отражающим зеркалом, образуют лазерный луч. Остальные фотоны отражаются обратно через активную среду для продолжения процесса инверсии населенностей.

Развенчание мифа

Между прочим, видимость лазерного луча зависит от частоты лазера, силы лазера и от наличия частиц, таких как, например, пыль в воздухе.

Все лазерные лучи имеют уникальные характеристики:

  • Монохроматический (свет имеет один цвет или одну длину волны);
  • Коллимированный (лазерный свет проходит по прямой линии без конвергенции и дивергенции);
  • Когерентный (все частицы энергии света или фотоны движутся в фазе друг с другом).

Для того чтобы увидеть лазерный луч, он должен достигнуть наших глаз, но из-за своих характеристик лазер невидим. Причина, по которой Вы можете видеть лазерные лучи на концертах, заключается в том, что для рассеивания луча используются дымовые машины: крошечные частицы пыли в дыме отражают свет лазера. По этой же причине лазерный луч невозможно увидеть в космосе, так как там нет ни атмосферы, ни пыли. Так что все космические сражения в научно-фантастических фильмах, в действительности, могли быть довольно скучными.