Дж. и длительностью около 10-4 с. Производительность установки в
автоматическом режиме составляет 1 камень в секунду, что в 1000 раз выше
производительности механического сверления.
Лазер используется и при изготовлении сверхтонких проволок из меди,
бронзы, вольфрама и других металлов. При изготовлении проволок применяют
технологию протаскивания (волочения) проволоки сквозь отверстия очень
малого диаметра. Эти отверстия (или каналы волочения) высверливают в
материалах, обладающих особо высокой твердостью, например, в сверхтвердых
сплавах. Наиболее тверд, как известно, алмаз. Поэтому лучше всего
протягивать тонкую проволоку сквозь отверстия в алмазе (алмазные фильеры).
Только они позволяют получить проволоку диаметром всего 10 мкм. Однако, на
механическое сверление одного отверстия в алмазе требуется 10 часов(!).
Зато совсем нетрудно пробить это отверстие серией из нескольких мощных
лазерных импульсов. Как и в случае с пробивкой отверстий в часовых камнях,
для сверления алмаза используются твердотельные импульсные лазеры.
Лазерное сверление широко применяется при получении отверстий в
материалах, обладающих повышенной хрупкостью. В качестве примера можно
привести подложки микросхем, изготовленные из глиноземной керамики. Из-за
высокой хрупкости керамики механическое сверление выполняется на “сыром”
материале. Обжигают керамику уже после сверления. При этом происходит
некоторая деформация изделия, искажается взаимное расположение высверленных
отверстий. При использовании “лазерных сверл” можно спокойно работать с
керамическими подложками, уже прошедшими обжиг.
Интересно применение лазера и как универсального паяльника.
Предположим, что внутри электронно-лучевой трубки произошла авария -
перегорел или оборвался какой-нибудь провод, нарушился контакт. Трубка
вышла из строя. Казалось бы, поломка неисправима, ведь ЭЛТ представляет
собой устройство, все внутренние компоненты которого находятся в вакууме,
внутри стеклянного баллона, и никакому паяльнику туда не проникнуть.
Однако, лазерный луч позволяет решать и такие задачи. Направляя луч в
нужную точку и должным образом фокусирую его, можно осуществить сварочную
работу.[3]
Лазеры с плавной перестройкой частоты служат основой для спектральных
приборов с исключительно высокой разрешающей силой. Например, пусть
требуется исследовать спектр поглощения какого-либо вещества. Измерив
величину лазерного потока, падающего на изучаемый объект, и прошедшего
через него, можно вычислить значение коэффициента поглощения. Перестраивая
частоту лазерного излучения, можно, следовательно, определить коэффициент
поглощения как функцию от длины волны. Разрешающая способность этого метода
совпадает, очевидно, с шириной линии лазерного излучения, которую можно
сделать очень малой. Ширина линии, равная, например, 10-3 см-1 обеспечивает
такую же разрешающую способность, как и дифракционная решётка с рабочей
поверхностью 5 м., а изготовление таких решёток представляет собой почти
неразрешимую задачу.
Лазеры позволили осуществить светолокатор, с помощью которого
расстояние до предметов измеряется с точностью до нескольких миллиметров.
Такая точность недоступна для радиолокаторов.
В настоящее время в мире существует несколько десятков лазерных
локационных систем. Многие из них уже имеют космическое значение. Они
осуществляют локацию Луны и геодезических искусственных спутников Земли. В
качестве примера можно назвать лазеро-локационную систему Физического
института имени П. Н. Лебедева. Погрешность измерения при использовании
данной системы составляет 40 см.
Проведение таких исследований организуется для того, чтобы поточнее
узнать расстояние до Луны в течение некоторого периода времени, например, в
течение года. Исследуя графики, описывающие изменение этого расстояния со
временем, ученые получают ответы на ряд вопросов, имеющих научную важность.
Импульсные лазерные локаторы сегодня применяются не только в
космонавтике, но и в авиации. В частности, они могут играть роль научных
измерителей высоты. Лазерный высотомер применялся также в космическом
корабле “Аполлон” для фотографирования поверхности Луны.
Впрочем, у оптических лазерных систем есть и свои слабые стороны.
Например, не так просто при помощи остронаправленного луча лазера
обнаружить объект, так как время обзора контролируемой области пространства
оказывается слишком большим. Поэтому оптические локационные системы
используются вместе с радиолокационными. Последние обеспечивают быстрый
обзор пространства, обнаруживают цель, а затем оптическая система измеряет
параметры цели и осуществляет слежение за ней.[8]
Большой интерес представляют последние разработки в области создания
телевизора на основе лазерных технологий. Согласно ожиданиям специалистов,
такой телевизор должен отличаться сверхвысоким качеством изображения.
Стоит также отметить использование лазеров в уже давно известных
принтерах высокого качества или лазерных принтерах. В этих устройствах
лазерное излучение используется для создания на специальном
светочувствительном барабане скрытой копии печатаемого изображения.[1]
2.2 Применение лазеров в медицине
В медицине лазерные установки нашли свое применение в виде лазерного
скальпеля. Его использование для проведения хирургических операций
определяют следующие свойства:
Он производит относительно бескровный разрез, так как одновременно с
рассечением тканей он коагулирует края раны “заваривая” не слишком крупные
кровеносные сосуды;
Лазерный скальпель отличается постоянством режущих свойств. Попадание на
твердый предмет (например, кость) не выводит скальпель из строя. Для
механического скальпеля такая ситуация стала бы фатальной;
Лазерный луч в силу своей прозрачности позволяет хирургу видеть оперируемый
участок. Лезвие же обычного скальпеля, равно как и лезвие электроножа,
всегда в какой-то степени загораживает от хирурга рабочее поле;
Лазерный луч рассекает ткань на расстоянии, не оказывая никакого
механического воздействия на ткань;
Лазерный скальпель обеспечивает абсолютную стерильность, ведь с тканью
взаимодействует только излучение;
Луч лазера действует строго локально, испарение ткани происходит только в
точке фокуса. Прилегающие участки ткани повреждаются значительно меньше,
чем при использовании механического скальпеля;
Как показала клиническая практика, рана от лазерного скальпеля почти не
болит и быстрее заживляется.
Практическое применение лазеров в хирургии началось в СССР в 1966 году
в институте имени А. В. Вишневского. Лазерный скальпель был применен в
операциях на внутренних органах грудной и брюшной полостей. В настоящее
время лазерным лучом делают кожно-пластические операции, операции пищевода,
желудка, кишечника, почек, печени, селезенки и других органов. Очень
заманчиво проведение операций с использованием лазера на органах,
содержащих большое количество кровеносных сосудов, например, на сердце,
печени.[8]
2.2.1 Лазер в офтальмологии
В настоящее время интенсивно развивается новое направление в медицине -
лазерная микрохирургия глаза. Исследования в этой области ведутся в
Одесском Институте глазных болезней имени В. П. Филатова, в Московском НИИ
микрохирургии глаза и во многих других “глазных центрах” стран содружества
Первое применение лазеров в офтальмологии было связано с лечением
отслоения сетчатки. Внутрь глаза через зрачок посылаются световые импульсы
от рубинового лазера (энергия импульса 0,01 - 0,1 Дж, длительность порядка
- 0,1 с.) Они свободно проникают сквозь прозрачное стекловидное тело и
поглощаются сетчаткой. Фокусируя излучение на отслоившемся участке,
последнюю “приваривают” к глазному дну за счет коагуляции. Операция
проходит быстро и совершенно безболезненно.
Вообще, из наиболее серьезных заболеваний глаза, приводящих к слепоте,
выделяют пять. Это глаукома, катаракта, отслоение сетчатки, диабетическая
ретинопатия и злокачественная опухоль. Сегодня все эти заболевания успешно
лечатся при помощи лазеров, причем только для лечения опухолей разработано
и используется три метода:
1. Лазерное облучение - облучение опухоли расфокусированным лазерным лучом,
приводящее к гибели раковых клеток, потери ими способности к размножению
2. Лазерная коагуляция - разрушение опухоли умеренно сфокусированным
излучением.
3. Лазерная хирургия - наиболее радикальный метод. Заключается в иссечении
опухоли вместе с прилегающими тканями сфокусированным излучением.[8]
2.3 Лазерные технологии - средство записи и обработки информации
В настоящее время лазерные технологии активно используются как средство
записи и обработки больших объёмов информации. И здесь следует отметить
появление принципиально нового вида носителя информации - компакт-диска.
Как мы знаем, в аудио- и видеокассетах, которые до недавнего времени были,
пожалуй, самым распространённым средством сохранения данных, использовались
магнитные явления. В компакт-диске же применён другой подход.
Сам диск (в иностранной литературе - CD-ROM) представляет собой
пластину круглой формы, на одной стороне которого нанесена маркировка
диска. Другая же сторона является рабочей и на первый взгляд она абсолютно
гладкая. Однако, это не так, так как если бы это было так, то ни о каком
сохранении информации не могло бы идти и речи. Внутри специального
устройства рабочая поверхность диска как бы сканируется лазерным лучом
небольшой мощности (как правило 0,14 мВт при длине волны 790 нм.). При
таком сканировании определяется, что находится внутри пятна лазерного луча
- углубление или нет? Не вдаваясь в компьютерную технику можно только
сказать, что наличие углубления (или пита) соответствует логической
единице, а во всех компьютерных технологиях используются только два
состояния - НОЛЬ и ЕДИНИЦА. Далее используя специальные таблицы можно
расшифровать последовательность этих нулей и единиц и получить исходную
информацию.
Запись таких дисков производится также при помощи лазеров, но здесь
речь идёт о гораздо большей мощности лазера.
Благодаря тому, что выжигание питов на поверхности диска производится
при помощи лазера, можно достичь очень большой плотности записи информации,
так как диаметр лазерного луча, а следовательно и пита очень мал.
Другое направление в сохранении информации - голография - метод,
