Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Лазер (значения) .
"Lase" перенаправляется сюда. Для использования "Laze" см. Laze .

Лазерный луч, используемый для сварки
Красный (660 и 635 нм), зеленый (532 и 520 нм) и сине-фиолетовый (445 и 405 нм) лазеры

Лазерное устройство , которое испускает осветить через процесс оптического усиления на основе вынужденного излучения от электромагнитного излучения . Термин «лазер» возник как аббревиатура « усиление света за счет вынужденного излучения ». [1] [2] [3] Первый лазер был построен в 1960 году Теодором Х. Мейманом в исследовательских лабораториях Хьюза на основе теоретической работы Чарльза Харда Таунса и Артура Леонарда Шавлоу .

Лазер отличается от других источников света тем, что излучает когерентный свет . Пространственная когерентность позволяет сфокусировать лазер в узком месте, что позволяет использовать такие приложения, как лазерная резка и литография . Пространственная когерентность также позволяет лазерному лучу оставаться узким на больших расстояниях ( коллимация ), что позволяет использовать такие приложения, как лазерные указатели и лидары . Лазеры также могут иметь высокую временную когерентность , что позволяет им излучать свет с очень узким спектром., т. е. они могут излучать свет одного цвета. В качестве альтернативы, временная когерентность может использоваться для создания световых импульсов с широким спектром, но длительностью до фемтосекунды (« ультракороткие импульсы »).

Лазеры используются в оптических дисках , лазерных принтерах , сканерах штрих-кодов , инструментах для секвенирования ДНК , оптоволоконном производстве, производстве полупроводниковых чипов ( фотолитография ) и оптической связи в свободном пространстве , лазерной хирургии и лечении кожи, материалах для резки и сварки , военной и юридической правоприменительные устройства для маркировки целей и диапазона измерения и скорости, а также в дисплеях освещения лазера для развлечения. Они использовались для автомобильных фар.на роскошных автомобилях - с помощью синего лазера и люминофора для получения направленного белого света. [4] [5] [6] [7]

Основы

Современные телескопы используют лазерные технологии , чтобы компенсировать эффект размывания из атмосферы Земли . [8]

Лазеры отличаются от других источников света своей когерентностью . Пространственная когерентность обычно выражается через выход узкого луча, который ограничен дифракцией . Лазерные лучи могут быть сфокусированы в очень крошечные точки, достигая очень высокой освещенности , или они могут иметь очень низкую расходимость, чтобы сконцентрировать свою мощность на большом расстоянии. Временная (или продольная) когерентность подразумевает поляризованную волну на одной частоте, фаза которой коррелирована на относительно большом расстоянии ( длина когерентности ) вдоль луча. [9] Луч, создаваемый тепловым или другим некогерентным источником света, имеет мгновенную амплитуду и фазу.которые изменяются случайным образом относительно времени и положения, таким образом имея короткую длину когерентности.

Лазеры характеризуются по длине волны в вакууме. Большинство лазеров с одной длиной волны на самом деле создают излучение в нескольких режимах с немного разными длинами волн. Хотя временная когерентность подразумевает монохроматичность, существуют лазеры, которые излучают широкий спектр света или одновременно излучают свет с разными длинами волн. Некоторые лазеры не являются одиночной пространственной модой и имеют световые пучки, которые расходятся больше, чем требуется дифракционным пределом . Все такие устройства классифицируются как «лазеры» на основании их метода получения света, то есть стимулированного излучения. Лазеры используются там, где свет с требуемой пространственной или временной когерентностью не может быть получен с помощью более простых технологий.

Терминология

Лазерные лучи в тумане, отраженные на лобовом стекле автомобиля

Слово « лазер» началось с аббревиатуры «усиление света за счет вынужденного излучения». В этом контексте термин «свет» включает электромагнитное излучение любой частоты, а не только видимый свет , отсюда и термины инфракрасный лазер , ультрафиолетовый лазер , рентгеновский лазер и гамма-лазер . Поскольку микроволновый предшественник лазера, мазер , был разработан первым, устройства такого типа, работающие на микроволновых и радиочастотах , называются «мазерами», а не «микроволновыми лазерами» или «радиолазерами». В ранней технической литературеособенно в Bell Telephone Laboratoriesлазер получил название оптического мазера ; этот термин сейчас устарел. [10]

Лазер, который сам по себе излучает свет, технически является оптическим генератором, а не оптическим усилителем, как следует из аббревиатуры. Было замечено с юмором, что более правильным было бы сокращение LOSER, означающее «световые колебания за счет вынужденного излучения». [11] С повсеместным использованием оригинальной аббревиатуры как нарицательного, оптические усилители стали называть «лазерными усилителями», несмотря на очевидную избыточность в этом обозначении.

Назад сформированный глагол в Ласу часто используются в этой области, что означает «для получения лазерного излучения,» [12] , особенно по отношению к активной среде лазера; когда работает лазер, говорят, что он «излучает». Дальнейшее использование слов « лазер» и « мазер» в расширенном смысле, не относящееся к лазерной технологии или устройствам, можно увидеть в таких употреблениях, как астрофизический мазер и атомный лазер .

Дизайн

Основная статья: Лазерная конструкция
Компоненты типичного лазера:
  1. Получить средний
  2. Энергия накачки лазера
  3. Высокий отражатель
  4. Выходной соединитель
  5. Лазерный луч

Лазер состоит из усиливающей среды , механизма для его возбуждения и чего-то, что обеспечивает оптическую обратную связь . [13] Усиливающая среда - это материал, свойства которого позволяют ему усиливать свет посредством вынужденного излучения. Свет определенной длины волны, проходящий через усиливающую среду, усиливается (увеличивается по мощности).

Чтобы усиливающая среда усиливала свет, она должна получать энергию в процессе, называемом накачкой . Энергия обычно подается в виде электрического тока или света с другой длиной волны. Свет накачки может быть получен от лампы-вспышки или от другого лазера.

Самый распространенный тип лазера использует обратную связь от оптического резонатора - пары зеркал на обоих концах усиливающей среды. Свет отражается взад и вперед между зеркалами, проходит через усиливающую среду и каждый раз усиливается. Обычно одно из двух зеркал, выходной соединитель , частично прозрачно. Часть света ускользает через это зеркало. В зависимости от конструкции резонатора (плоские или изогнутые зеркала ) выходящий из лазера свет может распространяться или образовывать узкий луч . По аналогии с электронными генераторами это устройство иногда называют лазерным генератором .

Большинство практичных лазеров содержат дополнительные элементы, которые влияют на свойства излучаемого света, такие как поляризация, длина волны и форма луча.

Лазерная физика

Смотрите также: Лазерная наука

Электроны и то, как они взаимодействуют с электромагнитными полями , важны для нашего понимания химии и физики .

Вынужденное излучение

Основная статья: Вынужденное излучение
Воспроизвести медиа
Анимация, объясняющая вынужденное излучение и принцип работы лазера

В классической точке зрения , энергия электрона на орбите атомного ядра больше для орбит дальше от ядра в качестве атома . Однако квантово-механические эффекты заставляют электроны занимать дискретные позиции на орбиталях . Таким образом, электроны находятся на определенных энергетических уровнях атома, два из которых показаны ниже:

Электрон в атоме может поглощать энергию света ( фотоны ) или тепла ( фононы ) только в том случае, если существует переход между уровнями энергии, который соответствует энергии, переносимой фотоном или фононом. Для света это означает, что любой данный переход будет поглощать только одну определенную длину волны света. Фотоны с правильной длиной волны могут вызвать прыжок электрона с нижнего энергетического уровня на более высокий. В этом процессе расходуется фотон.

Когда электрон возбужден до более высокого энергетического уровня, он не останется таким навсегда. В конце концов, электрон распадается на более низкий энергетический уровень, который не занят, с переходами на разные уровни с разными постоянными времени. Когда такой электрон распадается без внешнего воздействия, он излучает фотон. Этот процесс называется « спонтанное излучение ». Излучаемый фотон имеет случайную фазу и направление, но его длина волны соответствует длине волны поглощения перехода. Это механизм флуоресценции и теплового излучения .

Фотон с правильной длиной волны, которая будет поглощена переходом, также может вызвать падение электрона с более высокого уровня на более низкий, испуская новый фотон. Излученный фотон точно соответствует исходному фотону по длине волны, фазе и направлению. Этот процесс называется вынужденным излучением .

Получите среду и полость

Гелий-неоновый лазер демонстрации. Свечение, проходящее через центр трубки, представляет собой электрический разряд. Эта светящаяся плазма является усиливающей средой для лазера. Лазер создает крошечное яркое пятно на экране справа. Центр пятна кажется белым, потому что изображение там переэкспонировано .
Спектр гелий-неонового лазера. Фактическая полоса пропускания намного уже, чем показано; спектр ограничен измерительным прибором.

Усиливающая среда переводится в возбужденное состояние внешним источником энергии. В большинстве лазеров эта среда состоит из совокупности атомов, которые были возбуждены в такое состояние с помощью внешнего источника света или электрического поля, которое поставляет энергию для поглощения атомов и перехода в их возбужденные состояния.

Усиливающая среда лазера, как правило, представляет собой материал контролируемой чистоты, размера, концентрации и формы, который усиливает пучок посредством процесса вынужденного излучения, описанного выше. Этот материал может быть в любом состоянии : газ, жидкость, твердое тело или плазма . Усиливающая среда поглощает энергию накачки, которая переводит некоторые электроны в квантовые состояния с более высокой энергией (« возбужденные ») . Частицы могут взаимодействовать со светом, поглощая или испуская фотоны. Эмиссия может быть спонтанной или стимулированной. В последнем случае фотон испускается в том же направлении, что и свет, проходящий мимо. Когда количество частиц в одном возбужденном состоянии превышает количество частиц в каком-либо состоянии с более низкой энергией, инверсия населенностиДостигнут. В этом состоянии скорость стимулированного излучения больше, чем скорость поглощения света в среде, и поэтому свет усиливается. Система с этим свойством называется оптическим усилителем . Когда оптический усилитель помещается в резонансный оптический резонатор, получается лазер. [14]

В некоторых ситуациях можно получить генерацию только за один проход электромагнитного излучения через усиливающую среду, и это дает лазерный луч без необходимости в резонансном или отражающем резонаторе (см., Например, азотный лазер ). [15] Таким образом, отражение в резонаторе обычно требуется для лазера, но не является абсолютно необходимым.

Оптический резонатор иногда называют «оптическим резонатором», но это неправильное название: в лазерах используются открытые резонаторы, в отличие от буквального резонатора, который использовался бы на микроволновых частотах в мазере . Резонатор обычно состоит из двух зеркал, между которыми когерентный луч света движется в обоих направлениях, отражаясь обратно на себя, так что средний фотон будет многократно проходить через усиливающую среду, прежде чем он выйдет из выходной апертуры или потеряется из-за дифракции или поглощения. Если усиление (усиление) в среде больше, чем потери в резонаторе, то мощность рециркулирующего света может возрастать экспоненциально.. Но каждое событие вынужденного излучения возвращает атом из возбужденного состояния в основное состояние, уменьшая усиление среды. При увеличении мощности луча чистое усиление (усиление минус потери) уменьшается до единицы, и усиливающая среда считается насыщенной. В лазере непрерывного действия (CW) баланс мощности накачки с насыщением усиления и потерями в резонаторе дает равновесное значение мощности лазера внутри резонатора; это равновесие определяет рабочую точку лазера. Если приложенная мощность накачки слишком мала, усиление никогда не будет достаточным для преодоления потерь в резонаторе, и лазерный свет не будет генерироваться. Минимальная мощность накачки, необходимая для начала действия лазера, называется порогом генерации . Усиливающая среда будет усиливать любые фотоны, проходящие через нее, независимо от направления; но только фотоны вПространственная мода, поддерживаемая резонатором, более одного раза пройдет через среду и получит существенное усиление.

Излучаемый свет

В большинстве лазеров генерация начинается со спонтанного излучения в режим генерации. Затем этот начальный свет усиливается за счет стимулированного излучения в усиливающей среде. Стимулированное излучение дает свет, который соответствует входному сигналу по направлению, длине волны и поляризации, тогда как фаза излучаемого света составляет 90 градусов впереди стимулирующего света. [16] Это, в сочетании с эффектом фильтрации оптического резонатора, придает лазерному свету характерную когерентность и может придавать ему однородную поляризацию и монохроматичность, в зависимости от конструкции резонатора. Фундаментальная ширина линии лазера [17]Света, излучаемого резонатором генерации, может быть на несколько порядков меньше ширины линии света, излучаемого пассивным резонатором. В некоторых лазерах используется отдельная инжекционная сеялка, чтобы начать процесс с уже хорошо когерентным лучом. Это может создавать лучи с более узким спектром, чем это было бы возможно в противном случае.

Многие лазеры производят луч, который можно аппроксимировать гауссовым лучом ; такие лучи имеют минимально возможное расхождение для данного диаметра луча. Некоторые лазеры, особенно форсированные, производит многомодовые пучки, с поперечными модами часто аппроксимируется с помощью Эрмита - Гаусс или Лагерры -Gaussian функции. Некоторые высокомощные лазеры используют профиль с плоской вершиной, известный как « луч-цилиндр ». Нестабильные лазерные резонаторы (не используемые в большинстве лазеров) создают лучи фрактальной формы. [18] Специализированные оптические системы могут создавать лучи более сложной формы, такие как лучи Бесселя и оптические вихри .

Вблизи «перетяжки» (или области фокуса ) лазерного луча он сильно коллимирован : волновые фронты плоские, перпендикулярны направлению распространения, без расходимости луча в этой точке. Однако из-за дифракции это может оставаться верным только в пределах диапазона Рэлея . Луч лазера с одной поперечной модой (гауссовский луч) в конечном итоге расходится под углом, который изменяется обратно пропорционально диаметру луча, как того требует теория дифракции . Таким образом, «карандашный луч», непосредственно генерируемый обычным гелий-неоновым лазером, при попадании на Луну (с расстояния от Земли) распространялся бы до размера примерно 500 километров. С другой стороны, свет отполупроводниковый лазер обычно выходит из крошечного кристалла с большой расходимостью: до 50 °. Однако даже такой расходящийся луч может быть преобразован в подобным образом коллимированный луч с помощью системы линз , как всегда, например, в лазерной указке , свет которой исходит от лазерного диода . Это возможно благодаря тому, что свет имеет одну пространственную моду. Это уникальное свойство лазерного света, пространственная когерентность , не может быть воспроизведено с использованием стандартных источников света (за исключением отбрасывания большей части света), что можно оценить, сравнив луч фонарика (фонарика) или прожектора с лучом почти любого лазера.

Профилировщик лазерного луча используется для измерения профиля интенсивности, шириной и расходимость лазерных лучей.

Диффузное отражение лазерного луча от матовой поверхности дает спекл-узор с интересными свойствами.

Квантовые и классические эмиссионные процессы

Механизм генерации излучения в лазере основан на вынужденном излучении , при котором энергия извлекается из перехода в атоме или молекуле. Это квантовое явление, обнаруженное Альбертом Эйнштейном, который вывел соотношение между коэффициентом A, описывающим спонтанное излучение, и коэффициентом B, применимым к поглощению и стимулированному излучению. Однако в случае лазера на свободных электронах уровни энергии атомов не задействованы; похоже, что действие этого довольно экзотического устройства можно объяснить без обращения к квантовой механике .

Непрерывный и импульсный режимы работы

Лидарные измерения лунной топографии, сделанные миссией Клементина .
Laserlink точка-точка оптическая беспроводная сеть
Ртутный лазерный высотомер (МЛА) космического корабля MESSENGER

Лазер можно классифицировать как работающий в непрерывном или импульсном режиме, в зависимости от того, является ли выходная мощность практически непрерывной во времени или его выходная мощность принимает форму световых импульсов в той или иной временной шкале. Конечно, даже лазер, выходящий сигнал которого обычно является непрерывным, можно намеренно включать и выключать с определенной частотой, чтобы создавать световые импульсы. Когда частота модуляции во времени намного меньше, чем время жизни резонатора и период времени, в течение которого энергия может накапливаться в среде излучения или механизме накачки, то он все равно классифицируется как «модулированный» или «импульсный» лазер непрерывного действия. К этой категории относится большинство лазерных диодов, используемых в системах связи.

Непрерывный волновой режим

Некоторые применения лазеров зависят от луча, выходная мощность которого постоянна во времени. Такой лазер известен как непрерывный ( CW ). Многие типы лазеров могут работать в режиме непрерывной волны, чтобы удовлетворить такое применение. Многие из этих лазеров на самом деле генерируют несколько продольных мод одновременно, и биения между немного разными оптическими частотами этих колебаний фактически вызывают изменения амплитуды во временных масштабах, меньших, чем время обхода (обратная величина частоты интервалмежду режимами), обычно несколько наносекунд или меньше. В большинстве случаев эти лазеры по-прежнему называются «непрерывными волнами», поскольку их выходная мощность остается постоянной при усреднении за более длительные периоды времени, при этом очень высокочастотные колебания мощности практически не влияют на предполагаемое применение. (Однако этот термин не применяется к лазерам с синхронизацией мод, цель которых состоит в том, чтобы создавать очень короткие импульсы со скоростью, равной времени обхода.)

Для работы в непрерывном режиме требуется, чтобы инверсная населенность усиливающей среды постоянно пополнялась постоянным источником накачки. В некоторых лазерных средах это невозможно. В некоторых других лазерах это потребовало бы накачки лазера на очень высоком непрерывном уровне мощности, что было бы непрактично или разрушило бы лазер, выделяя чрезмерное тепло. Такие лазеры не могут работать в непрерывном режиме.

Импульсный режим

Импульсная работа лазеров относится к любому лазеру, не классифицируемому как непрерывный, так что оптическая мощность проявляется в импульсах некоторой длительности с определенной частотой повторения. Это включает в себя широкий спектр технологий, направленных на разные мотивы. Некоторые лазеры являются импульсными просто потому, что они не могут работать в непрерывном режиме.

В других случаях приложение требует генерации импульсов с максимально возможной энергией. Поскольку энергия импульса равна средней мощности, деленной на частоту повторения, эта цель иногда может быть достигнута за счет снижения частоты импульсов, чтобы можно было накопить больше энергии между импульсами. При лазерной абляции , например, небольшой объем материала на поверхности заготовки может быть испарен, если его нагреть за очень короткое время, в то время как постепенная подача энергии позволит теплу поглощаться в объеме заготовки. кусок, никогда не достигающий достаточно высокой температуры в определенной точке.

Другие приложения полагаются на пиковую мощность импульса (а не энергию в импульсе), особенно для получения нелинейных оптических эффектов. Для заданной энергии импульса это требует создания импульсов минимально возможной длительности с использованием таких методов, как модуляция добротности .

Ширина оптической полосы импульса не может быть меньше, чем величина, обратная ширине импульса. В случае очень коротких импульсов это означает генерацию в значительной ширине полосы, что совершенно противоположно очень узкой полосе пропускания, типичной для непрерывных лазеров. Лазерная среда в некоторых лазерах на красителях и вибронных твердотельных лазерах дает оптическое усиление в широкой полосе частот, что делает возможным лазер, который, таким образом, может генерировать световые импульсы длительностью до нескольких фемтосекунд (10 -15 с).

Q-переключение

Основная статья: Q-переключение

В лазере с модуляцией добротности инверсия населенностей может нарастать за счет внесения потерь внутри резонатора, которые превышают усиление среды; это также можно описать как снижение добротности или «добротности» резонатора. Затем, после того, как энергия накачки, запасенная в лазерной среде, приближается к максимально возможному уровню, внесенный механизм потерь (часто электро- или акустооптический элемент) быстро удаляется (или который возникает сам по себе в пассивном устройстве), позволяя генерацию чтобы быстро получить накопленную энергию в усиливающей среде. В результате получается короткий импульс, включающий эту энергию, и, следовательно, высокую пиковую мощность.

Режим синхронизации

Основная статья: Блокировка режима

Лазер с синхронизацией мод способен излучать чрезвычайно короткие импульсы от десятков пикосекунд до менее 10 фемтосекунд . Эти импульсы будут повторяться в течение времени прохождения туда и обратно, то есть времени, которое требуется свету для прохождения одного кругового обхода между зеркалами, составляющими резонатор. Из-за предела Фурье (также известного как неопределенность энергии-времени ) импульс такой короткой временной длины имеет спектр, разбросанный по значительной ширине полосы. Таким образом, такая усиливающая среда должна иметь достаточно широкую полосу усиления для усиления этих частот. Примером подходящего материала является легированный титаном искусственно выращенный сапфир ( Ti: сапфир), который имеет очень широкую полосу усиления и, таким образом, может генерировать импульсы длительностью всего несколько фемтосекунд.

Такие лазеры с синхронизацией мод являются наиболее универсальным инструментом для исследования процессов, происходящих в чрезвычайно коротких временных масштабах (известных как фемтосекундная физика, фемтосекундная химия и сверхбыстрая наука ), для максимального увеличения эффекта нелинейности в оптических материалах (например, при генерации второй гармоники , параметрической преобразователи с понижением частоты , параметрические оптические генераторы и т.п.). Благодаря большой пиковой мощности и способности генерировать фазостабилизированные последовательности сверхбыстрых лазерных импульсов сверхбыстрые лазеры с синхронизацией мод лежат в основе прецизионных метрологических и спектроскопических приложений. [19]

Импульсная накачка

Другой способ достижения работы импульсного лазера заключается в накачке лазерного материала источником, который сам является импульсным, либо посредством электронной зарядки в случае импульсных ламп, либо посредством другого лазера, который уже является импульсным. Импульсная накачка исторически использовалась с лазерами на красителях, где время жизни инвертированной населенности молекулы красителя было настолько коротким, что требовалась высокая энергия и быстрая накачка. Чтобы решить эту проблему, нужно зарядить конденсаторы большой емкости.которые затем переключаются на разряд с помощью импульсных ламп, производящих интенсивную вспышку. Импульсная накачка также требуется для трехуровневых лазеров, в которых нижний энергетический уровень быстро становится густонаселенным, предотвращая дальнейшую генерацию до тех пор, пока эти атомы не релаксируют в основное состояние. Эти лазеры, такие как эксимерный лазер и лазер на парах меди, никогда не могут работать в непрерывном режиме.

История

Фонды

В 1917 году Альберт Эйнштейн заложил теоретические основы для лазера и мазера в статье Zur Quantentheorie der Strahlung (О квантовой теории излучения) посредством повторного вывода закона излучения Макса Планка , концептуально основанного на коэффициентах вероятности ( Коэффициенты Эйнштейна ) для поглощения, спонтанного и вынужденного излучения электромагнитного излучения. [20] В 1928 году Рудольф В. Ладенбург подтвердил существование явлений вынужденного излучения и отрицательного поглощения. [21] В 1939 году Валентин А. Фабрикант.предсказал использование стимулированного излучения для усиления «коротких» волн. [22] В 1947 году Уиллис Э. Лэмб и Р. К. Ретерфорд обнаружили явное стимулированное излучение в спектрах водорода и впервые продемонстрировали стимулированное излучение. [21] В 1950 году Альфред Кастлер (лауреат Нобелевской премии по физике 1966 года) предложил метод оптической накачки , экспериментально подтвержденный двумя годами позже Бросселем, Кастлером и Винтером. [23]

Мазер

Основная статья: Мазер
Александр Прохоров

В 1951 году Джозеф Вебер представил доклад об использовании стимулированных излучений для создания микроволнового усилителя на июньской 1952 года конференции Института радиоинженеров по исследованию вакуумных ламп в Оттаве , Онтарио, Канада. [24] После этой презентации RCA попросил Вебера провести семинар по этой идее, и Чарльз Хард Таунс попросил у него копию статьи. [25]

Чарльз Х. Таунс

В 1953 году Чарльз Хард Таунс и аспиранты Джеймс П. Гордон и Герберт Дж. Зейгер создали первый микроволновый усилитель, устройство, работающее на принципах, аналогичных лазерному, но усиливающее микроволновое излучение, а не инфракрасное или видимое излучение. Мазер Таунса не мог работать непрерывно. [26] Тем временем в Советском Союзе Николай Басов и Александр Прохоров независимо работали над квантовым осциллятором и решили проблему систем с непрерывным выходом, используя более двух уровней энергии. Эти усиливающие среды могут выделять стимулированные выбросы.между возбужденным состоянием и нижним возбужденным состоянием, а не основным состоянием, что способствует поддержанию инверсии населенности . В 1955 году Прохоров и Басов предложили оптическую накачку многоуровневой системы как метод получения инверсной населенности, впоследствии ставший основным методом лазерной накачки.

Таунс сообщает, что несколько выдающихся физиков - среди них Нильс Бор , Джон фон Нейман и Ллевеллин Томас - утверждали, что мазер нарушает принцип неопределенности Гейзенберга и, следовательно, не может работать. Другие, такие как Исидор Раби и Поликарп Куш, ожидали, что это будет непрактично и не стоит затраченных усилий. [27] В 1964 году Чарльз Х. Таунс, Николай Басов и Александр Прохоров разделили Нобелевскую премию по физике «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на основе мазера-лазера. принцип".

Лазер

Внешний звук
значок аудио «Человек, миф, лазер» , подкаст Distillations , Институт истории науки

В 1957 году Чарльз Хард Таунс и Артур Леонард Шавлов , работавшие тогда в Bell Labs , начали серьезное исследование инфракрасного лазера. По мере развития идей они отказались от инфракрасного излучения, чтобы сосредоточиться на видимом свете . Первоначально концепт назывался «оптический мазер». В 1958 году Bell Labs подала заявку на патент на предложенный им оптический мазер; и Шавлов и Таунс представили рукопись своих теоретических расчетов в Physical Review , опубликованную в том же году в томе 112, выпуске № 6.

LASER notebook: первая страница записной книжки, на которой Гордон Гулд придумал аббревиатуру LASER и описал элементы для создания устройства.

Одновременно в Колумбийском университете аспирант Гордон Гулд работал над докторской диссертацией об уровнях энергии возбужденного таллия . Когда Гулд и Таунс встретились, они говорили о радиационной эмиссии , в качестве общего субъекта; впоследствии, в ноябре 1957 года, Гулд отметил свои идеи относительно «лазера», включая использование открытого резонатора (позже важного компонента лазерного устройства). Более того, в 1958 году Прохоров независимо предложил использовать открытый резонатор, что является первым опубликованным (в СССР) проявлением этой идеи. В другом месте, в США, Шавлов и Таунс согласились на конструкцию лазера с открытым резонатором, очевидно не зная о публикациях Прохорова и неопубликованных работах Гулда.

На конференции в 1959 году Гордон Гулд опубликовал термин «ЛАЗЕР» в статье «ЛАЗЕР, усиление света с помощью вынужденного излучения излучения» . [1] [11] Лингвистическое намерение Гулда заключалось в использовании слова «-азерная» частица в качестве суффикса - чтобы точно обозначить спектр света, излучаемого ЛАЗЕРНЫМ устройством; Таким образом , X-лучи: Xaser , ультрафиолетовое: uvaser , и так далее; ни один из них не утвердился как отдельный термин, хотя термин «raser» был кратко популярен для обозначения устройств, излучающих радиочастоты.

Заметки Гулда включали возможные применения лазера, такие как спектрометрия , интерферометрия , радар и ядерный синтез . Он продолжил развитие идеи и подал заявку на патент в апреле 1959 года. Патентное ведомство США отклонило его заявку и в 1960 году выдало патент Bell Labs . Это спровоцировало 28-летний судебный процесс , в котором говорилось о научном престиже и деньгах. Ставки. Гулд получил свой первый незначительный патент в 1977 году, но только в 1987 году он одержал первую значительную победу в патентном судебном процессе, когда федеральный судья приказал Патентному ведомству США выдать Гулду патенты на оптически накачанные игазоразрядные лазерные устройства. Вопрос о том, как признать изобретение лазера, остается нерешенным историками. [28]

16 мая 1960 года Теодор Х. Мейман использовал первый действующий лазер [29] [30] в исследовательских лабораториях Хьюза , Малибу, Калифорния, опередив несколько исследовательских групп, в том числе из Таунса , в Колумбийском университете , Артура Шавлоу , в Белл. Labs , [31] и Гулд, в TRG компании (технический Research Group). Функциональный лазер Маймана использовал синтетический кристалл рубина с ламповой накачкой для получения красного лазерного света с длиной волны 694 нм. Из-за трехступенчатой ​​схемы накачки устройство могло работать только в импульсном режиме. Позже в том же году Иранский физик Али Джаван , Уильям Р. Беннетт и Дональд Херриот сконструировали первый газовый лазер , использующий гелий и неон, который мог непрерывно работать в инфракрасном диапазоне (патент США 3 149 290); позже в 1993 году Джаван получил премию Альберта Эйнштейна . Басов и Джаван предложили концепцию полупроводникового лазерного диода . В 1962 году Роберт Н. Холл продемонстрировал первый лазерный диод , сделанный из арсенида галлия и излучающий в ближней инфракрасной полосе спектра при 850 нм. Позже в том же годуНик Холоняк- младший продемонстрировал первый полупроводниковый лазер с видимым излучением. Этот первый полупроводниковый лазер можно было использовать только в режиме импульсного луча и при охлаждении до температуры жидкого азота (77 К). В 1970 году Жорес Алферов из СССР, Изуо Хаяши и Мортон Паниш из Bell Telephone Laboratories также независимо разработали непрерывно работающие при комнатной температуре диодные лазеры, использующие структуру гетероперехода .

Последние нововведения

График, показывающий историю максимальной интенсивности лазерного импульса за последние 40 лет.

С самого начала истории лазеров в результате исследований лазеров было создано множество улучшенных и специализированных типов лазеров, оптимизированных для достижения различных целей, в том числе:

  • новые диапазоны длин волн
  • максимальная средняя выходная мощность
  • максимальная пиковая энергия импульса
  • максимальная пиковая импульсная мощность
  • минимальная длительность выходного импульса
  • минимальная ширина линии
  • максимальная энергоэффективность
  • минимальная стоимость

и это исследование продолжается по сей день.

В 2015 году исследователи создали белый лазер, свет которого модулируется синтетическим нанолистом из цинка, кадмия, серы и селена, который может излучать красный, зеленый и синий свет в различных пропорциях с длиной волны 191 нм. [32] [33] [34]

В 2017 году исследователи из Делфтского технического университета продемонстрировали микроволновый лазер на джозефсоновском переходе переменного тока . [35] Поскольку лазер работает в сверхпроводящем режиме, он более стабилен, чем другие лазеры на основе полупроводников. Устройство имеет потенциал для применения в квантовых вычислениях . [36] В 2017 году исследователи из Мюнхенского технического университета продемонстрировали самый маленький лазер с синхронизацией мод, способный испускать пары пикосекундных лазерных импульсов с синхронизацией по фазе с частотой повторения до 200 ГГц. [19]

В 2017 году исследователи из Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) вместе с американскими исследователями из JILA , объединенного института Национального института стандартов и технологий (NIST) и Университета Колорадо в Боулдере , установили новый мировой рекорд, разработав волоконный лазер, легированный эрбием, с шириной линии всего 10 миллигерц. [37] [38]

Типы и принципы работы

Дополнительная информация: Список типов лазеров
Длины волн имеющихся в продаже лазеров. Типы лазеров с четкими лазерными линиями показаны над полосой длин волн, а ниже показаны лазеры, которые могут излучать в диапазоне длин волн. Цвет обозначает тип лазерного материала (подробности см. В описании рисунка).

Газовые лазеры

Основная статья: Газовый лазер

После изобретения газового гелий-неонового лазера было обнаружено, что многие другие газовые разряды когерентно усиливают свет. Газовые лазеры, использующие множество различных газов, были созданы и используются для многих целей. Гелий-неоновый лазер (He - Ne) может работать на нескольких различных длинах волн, однако подавляющее большинство из них спроектированы , чтобы при 633 генерируют излучение нм; эти относительно недорогие, но высококогерентные лазеры чрезвычайно распространены в оптических исследовательских и учебных лабораториях. Промышленные лазеры на диоксиде углерода (CO 2 ) могут излучать многие сотни ватт в одном пространственном режиме, который может быть сконцентрирован в крошечном пятне. Это излучение находится в тепловом инфракрасном диапазоне при 10,6 мкм; такие лазеры регулярно используются в промышленности для резки и сварки. Эффективность CO 2лазер необычно высок: более 30%. [39] Лазеры на ионах аргона могут работать на нескольких лазерных переходах от 351 до 528,7 нм. В зависимости от оптической конструкции один или несколько из этих переходов могут генерироваться одновременно; наиболее часто используемые линии - это 458 нм, 488 нм и 514,5 нм. Азотный поперечный электрический разряд в газе при атмосферном давлении (ТЕА) - это недорогой газовый лазер, который часто изготавливают сами любители, который излучает некогерентный УФ-свет на длине волны 337,1 нм. [40] Лазеры на ионах металлов - это газовые лазеры, которые генерируют волны глубокого ультрафиолета . Гелий- серебро (HeAg) 224 нм и неон-медь (NeCu) 248 нм - два примера. Как и все газовые лазеры низкого давления, усиливающая среда этих лазеров имеет довольно узкую ширину линии генерации , менее 3 ГГц (0,5 пикометра ) [41], что делает их кандидатами для использования в рамановской спектроскопии с подавлением флуоресценции .

Генерация без поддержания среды, возбужденной до инверсной населенности, была продемонстрирована в 1992 году на газе натрия и снова в 1995 году на газе рубидий различными международными группами. [42] [43] Это было достигнуто с помощью внешнего мазера для создания «оптической прозрачности» в среде путем введения и деструктивного вмешательства в переходы основного электрона между двумя путями, так что вероятность того, что основные электроны поглотят любую энергию, была отменен.

Химические лазеры

Химические лазеры работают за счет химической реакции, позволяющей быстро высвободить большое количество энергии. Такие лазеры очень высокой мощности представляют особый интерес для военных, однако были разработаны химические лазеры непрерывного действия с очень высокими уровнями мощности, питаемые потоками газов, и они имеют некоторые промышленные применения. Например, в лазере на фтористом водороде (2700–2900 нм) и в лазере на фториде дейтерия (3800 нм) реакция представляет собой комбинацию газообразного водорода или дейтерия с продуктами сгорания этилена в трифториде азота .

Эксимерные лазеры

Эксимерные лазеры - это особый вид газовых лазеров, работающих от электрического разряда, в которых лазерной средой является эксимер , или, точнее, эксиплекс в существующих конструкциях. Это молекулы, которые могут существовать только с одним атомом в возбужденном электронном состоянии . Как только молекула передает свою энергию возбуждения фотону, ее атомы больше не связаны друг с другом, и молекула распадается. Это резко снижает населенность нижнего энергетического состояния, что значительно облегчает инверсию населенностей. Все используемые в настоящее время эксимеры представляют собой соединения благородных газов ; благородные газы химически инертны и могут образовывать соединения только в возбужденном состоянии. Эксимерные лазеры обычно работают в ультрафиолетовом диапазоне.длины волн с основными приложениями, включая полупроводниковую фотолитографию и глазную хирургию LASIK . Обычно используемые эксимерные молекулы включают ArF (излучение при 193 нм), KrCl (222 нм), KrF (248 нм), XeCl (308 нм) и XeF (351 нм). [44] Лазер на молекулярном фторе , излучающий на длине волны 157 нм в вакуумном ультрафиолете, иногда называют эксимерным лазером, однако это название ошибочно, поскольку F 2 является стабильным соединением.

Твердотельные лазеры

FASOR мощностью 50 Вт на основе Nd: YAG-лазера, используемого в оптическом диапазоне Starfire.

В твердотельных лазерах используется кристаллический или стеклянный стержень, который «легирован» ионами, которые обеспечивают требуемые энергетические состояния. Например, первым рабочим лазером был рубиновый лазер , сделанный из рубина ( корунд, легированный хромом ). Инверсной заселенности фактически сохраняется в легирующей примеси. Эти материалы накачиваются оптически с использованием более короткой длины волны, чем длина волны генерации, часто от лампы-вспышки или от другого лазера. Термин «твердое тело» используется в лазерной физике уже, чем обычно. Полупроводниковые лазеры (лазерные диоды) обычно не называют твердотельными лазерами.

Неодим - обычная легирующая добавка в различных кристаллах твердотельных лазеров, включая ортованадат иттрия ( Nd: YVO 4 ), фторид иттрия лития ( Nd: YLF ) и иттрий-алюминиевый гранат ( Nd: YAG ). Все эти лазеры могут производить большие мощности в инфракрасном спектре на длине волны 1064 нм. Они используются для резки, сварки и маркировки металлов и других материалов, а также в спектроскопии и для накачки лазеров на красителях . Эти лазеры также обычно имеют двойную , тройную или учетверенную частоту для получения 532 нм (зеленый, видимый), 355 нм и 266 нм ( УФ) балок соответственно. Твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS) с удвоенной частотой используются для изготовления ярко-зеленых лазерных указателей.

Иттербий , гольмий , тулий и эрбий - другие распространенные «легирующие примеси» в твердотельных лазерах. [45] Иттербий используется в таких кристаллах, как Yb: YAG, Yb: KGW, Yb: KYW, Yb: SYS, Yb: BOYS, Yb: CaF 2 , обычно работающих в области 1020–1050 нм. Они потенциально очень эффективны и имеют высокую мощность из-за небольшого квантового дефекта. Чрезвычайно высокая мощность в ультракоротких импульсах может быть достигнута с помощью Yb: YAG. Гольмиевый легированных ионами кристаллы YAG излучают на 2097 нм и образуют эффективный лазер , работающий при инфракраснойдлины волн сильно поглощаются водоносными тканями. Ho-YAG обычно работает в импульсном режиме и пропускается через оптоволоконные хирургические устройства для восстановления поверхности суставов, удаления гнили с зубов, испарения раковых образований и измельчения камней в почках и желчном пузыре.

Титан -легированный сапфир ( Ti: сапфир ) , получается очень перестраиваемый инфракрасный лазер, обычно используемый для спектроскопии . Он также известен тем, что используется в качестве лазера с синхронизацией мод, генерирующего ультракороткие импульсы чрезвычайно высокой пиковой мощности.

Тепловые ограничения в твердотельных лазерах возникают из-за непреобразованной мощности накачки, которая нагревает среду. Это тепло в сочетании с высоким термооптическим коэффициентом (d n / d T ) может вызвать тепловое линзирование и снизить квантовую эффективность. Лазеры на тонких дисках с диодной накачкой решают эти проблемы за счет того, что усиливающая среда намного тоньше диаметра луча накачки. Это обеспечивает более равномерную температуру материала. Было показано, что лазеры на тонких дисках излучают лучи мощностью до одного киловатта. [46]

Волоконные лазеры

Основная статья: Волоконный лазер

Твердотельные лазеры или лазерные усилители, в которых свет направляется за счет полного внутреннего отражения в одномодовом оптическом волокне , вместо этого называются волоконными лазерами . Направление света позволяет получить очень длинные области усиления, обеспечивая хорошие условия охлаждения; Волокна имеют высокое отношение площади поверхности к объему, что обеспечивает эффективное охлаждение. Кроме того, волноводные свойства волокна снижают тепловые искажения луча. Ионы эрбия и иттербия - обычные активные частицы в таких лазерах.

Довольно часто волоконный лазер выполнен в виде волокна с двойной оболочкой . Этот тип волокна состоит из сердцевины волокна, внутренней оболочки и внешней оболочки. Показатель трех концентрических слоев выбирается таким образом, чтобы сердцевина волокна действовала как одномодовое волокно для лазерного излучения, а внешняя оболочка действовала как многомодовая сердцевина для лазера накачки. Это позволяет накачке передавать большое количество энергии в активную внутреннюю область сердечника и через нее, сохраняя при этом высокую числовую апертуру (NA) для облегчения условий запуска.

Свет накачки можно использовать более эффективно, создав волоконно-дисковый лазер или набор таких лазеров.

Волоконные лазеры имеют фундаментальный предел в том, что интенсивность света в волокне не может быть настолько высокой, чтобы оптические нелинейности, вызванные локальной напряженностью электрического поля, могли стать доминирующими и препятствовать работе лазера и / или приводить к разрушению материала волокна. Этот эффект называется фотозатемнением . В объемных лазерных материалах охлаждение не так эффективно, и трудно отделить эффекты фотопотемнения от тепловых эффектов, но эксперименты с волокнами показывают, что фотопотемнение может быть связано с образованием долгоживущих центров окраски . [ необходима цитата ]

Лазеры на фотонных кристаллах

Лазеры на фотонных кристаллах - это лазеры, основанные на наноструктурах, которые обеспечивают ограничение мод и структуру плотности оптических состояний (DOS), необходимую для возникновения обратной связи. [ требуется пояснение ] Они типичного микрометрового размера [ сомнительно - обсудить ] и настраиваются на полосы фотонных кристаллов. [47] [ требуется пояснение ]

Полупроводниковые лазеры

Основная статья: Полупроводниковые лазеры
Коммерческий лазерный диод с закрытой банкой диаметром 5,6 мм, например, используемый в проигрывателях компакт-дисков или DVD-дисков.

Полупроводниковые лазеры - это диоды с электрической накачкой. Рекомбинация электронов и дырок, созданная приложенным током, приводит к оптическому усилению. Отражение от концов кристалла образует оптический резонатор, хотя в некоторых конструкциях резонатор может быть внешним по отношению к полупроводнику.

Промышленные лазерные диоды излучают на длинах волн от 375 нм до 3500 нм. [48] Лазерные диоды малой и средней мощности используются в лазерных указках , лазерных принтерах и проигрывателях CD / DVD. Лазерные диоды также часто используются для оптической накачки других лазеров с высокой эффективностью. Промышленные лазерные диоды наивысшей мощности, мощностью до 20 кВт, используются в промышленности для резки и сварки. [49] Полупроводниковые лазеры с внешним резонатором имеют полупроводниковую активную среду в большом резонаторе. Эти устройства могут генерировать выходную мощность высокой мощности с хорошим качеством луча, перестраиваемое по длине волны излучение с узкой шириной линии или ультракороткие лазерные импульсы.

В 2012 году Nichia и OSRAM разработали и изготовили промышленные мощные зеленые лазерные диоды (515/520 нм), которые конкурируют с традиционными твердотельными лазерами с диодной накачкой. [50] [51]

Лазеры с вертикальным резонатором с поверхностным излучением ( VCSEL ) - это полупроводниковые лазеры, направление излучения которых перпендикулярно поверхности пластины. Устройства VCSEL обычно имеют более круглый выходной луч, чем обычные лазерные диоды. По состоянию на 2005 г. широко доступны только 850-нм VCSEL, 1300-нм VCSEL начинают коммерциализироваться, [52] и 1550-нм устройства являются областью исследований. VECSEL - это VCSEL с внешним резонатором. Quantum каскадные лазеры являются полупроводниковыми лазерами , которые имеют активный переход между энергетическими поддиапазонами электрона в структуре , содержащую несколько квантовых ям .

Разработка кремниевого лазера важна в области оптических вычислений . Кремний является предпочтительным материалом для интегральных схем , поэтому электронные и кремниевые фотонные компоненты (например, оптические межсоединения ) могут быть изготовлены на одном кристалле. К сожалению, с кремнием трудно работать, поскольку он обладает определенными свойствами, блокирующими генерацию. Однако недавно команды создали кремниевые лазеры с помощью таких методов, как изготовление материала для генерации из кремния и других полупроводниковых материалов, таких как фосфид индия (III) или арсенид галлия (III)., материалы, которые позволяют получать когерентный свет из кремния. Они называются гибридными кремниевыми лазерами . Недавние разработки также показали использование монолитно интегрированных лазеров с нанопроволокой непосредственно на кремнии для оптических межсоединений, открыв путь для приложений на уровне кристалла. [53] Эти гетероструктурные лазеры на нанопроволоке, способные создавать оптические межсоединения в кремнии, также способны испускать пары пикосекундных импульсов с фазовой синхронизацией с частотой повторения до 200 ГГц, что позволяет обрабатывать оптические сигналы на кристалле. [19] Другой тип - это рамановский лазер , который использует комбинационное рассеяние для создания лазера из таких материалов, как кремний.

Лазеры на красителях

Крупный план настольного лазера на красителе на основе родамина 6G

В лазерах на красителях в качестве среды усиления используется органический краситель. Широкий спектр усиления доступных красителей или смесей красителей позволяет этим лазерам легко настраиваться или генерировать импульсы очень короткой длительности ( порядка нескольких фемтосекунд ). Хотя эти перестраиваемые лазеры в основном известны в жидкой форме, исследователи также продемонстрировали перестраиваемое излучение с узкой шириной линии в конфигурациях диспергирующих генераторов, включающих твердотельные усиливающие среды на красителях. В наиболее распространенной форме в этих твердотельных лазерах на красителях в качестве лазерной среды используются полимеры, легированные красителями.

Лазеры на свободных электронах

Лазер на свободных электронах FELIX в Институте физики плазмы FOM Rijnhuizen, Nieuwegein

Лазеры на свободных электронах , или ЛСЭ, генерируют когерентное мощное излучение, которое можно широко настраивать, в настоящее время в диапазоне длин волн от микроволн через терагерцовое излучение и от инфракрасного до видимого спектра и до мягкого рентгеновского излучения. У них самый широкий частотный диапазон среди всех типов лазеров. Хотя лучи ЛСЭ обладают теми же оптическими характеристиками, что и другие лазеры, такими как когерентное излучение, действие ЛСЭ совершенно иное. В отличие от газовых, жидкостных или твердотельных лазеров, в которых используются связанные атомные или молекулярные состояния, в ЛСЭ в качестве среды генерации используется релятивистский электронный пучок, отсюда и термин « свободный электрон» .

Экзотические СМИ

Стремление к высокой квантовой энергии лазера с использованием переходов между изомерных состояний в качестве атомного ядра было предметом широкомасштабных научных исследований с начала 1970 - х годов. Большая часть этого резюмируется в трех обзорных статьях. [54] [55] [56] Это исследование было международным по масштабу, но в основном проводилось в бывшем Советском Союзе и Соединенных Штатах. Хотя многие ученые сохраняют оптимизм в отношении того, что прорыв близок, рабочий гамма-лазер еще не создан . [57]

Некоторые из ранних исследований были направлены на изучение коротких импульсов нейтронов, возбуждающих верхнее изомерное состояние в твердом теле, так что гамма-переход может выиграть от сужения линии эффекта Мессбауэра . [58] [59] В совокупности, от двухступенчатой ​​откачки трехуровневой системы ожидалось несколько преимуществ. [60] Было высказано предположение, что ядро ​​атома, заключенное в ближнем поле управляемого лазером когерентно колеблющегося электронного облака, будет испытывать большее дипольное поле, чем поле управляющего лазера. [61] [62]Кроме того, нелинейность колеблющегося облака будет производить как пространственные, так и временные гармоники, поэтому ядерные переходы с более высокой многополярностью также могут происходить на частотах, кратных частоте лазера. [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69]

В сентябре 2007 года BBC News сообщило, что возникли предположения о возможности использования аннигиляции позитрония для управления очень мощным гамма- лазером. [70] Д-р Дэвид Кэссиди из Калифорнийского университета в Риверсайде предположил, что один такой лазер может быть использован для зажигания реакции ядерного синтеза , заменив ряд сотен лазеров, используемых в настоящее время в термоядерных экспериментах с инерционным удержанием . [70]

Рентгеновские лазеры космического базирования с накачкой от ядерного взрыва также предлагались в качестве противоракетного оружия. [71] [72] Такие устройства будут однозарядным оружием.

Живые клетки использовались для получения лазерного света. [73] [74] Клетки были генетически сконструированы для производства зеленого флуоресцентного белка (GFP). GFP используется как «усиливающая среда» лазера, в которой происходит усиление света. Затем клетки помещали между двумя крошечными зеркалами размером всего 20 миллионных метра, которые действовали как «лазерный резонатор», в котором свет мог многократно отражаться от клетки. После того как ячейка залила синим светом, можно было увидеть, что она испускает направленный и интенсивный зеленый лазерный свет.

Природные лазеры

Подобно астрофизическим мазерам , облученные планетные или звездные газы могут усиливать свет, создавая естественный лазер. [75] Марс , [76] Венера и MWC 349 демонстрируют это явление.

Использует

Размеры лазеров варьируются от микроскопических диодных лазеров (вверху) с многочисленными применениями до лазеров на неодимовом стекле размером с футбольное поле (внизу), используемых для термоядерного синтеза с инерционным удержанием , исследований ядерного оружия и других экспериментов по физике высокой плотности энергии.
Основная статья: Список приложений для лазеров

Когда в 1960 году были изобретены лазеры, их называли «решением, ищущим проблему». [77] С тех пор они стали повсеместными, находя применение в тысячах самых разнообразных приложений во всех слоях современного общества, включая бытовую электронику , информационные технологии, науку, медицину, промышленность, правоохранительные органы , развлечения и вооруженные силы . Волоконно-оптическая связь с использованием лазеров - ключевая технология современной связи, позволяющая предоставлять такие услуги, как Интернет .

Первым широко заметным применением лазеров стал сканер штрих-кода в супермаркете , представленный в 1974 году. Плеер для лазерных дисков , представленный в 1978 году, был первым успешным потребительским продуктом, включающим лазер, но проигрыватель компакт-дисков был первым устройством, оснащенным лазером, которое стало широко распространенным. , начиная с 1982 г., вскоре последовали лазерные принтеры .

Некоторые другие варианты использования:

  • Связь: помимо оптоволоконной связи , лазеры используются для оптической связи в свободном пространстве , включая лазерную связь в космосе .
  • Медицина: см. Ниже .
  • Промышленность: резка, включая преобразование тонких материалов, сварку , термообработку материалов , маркировку деталей ( гравировка и склеивание ), аддитивное производство или процессы 3D-печати, такие как селективное лазерное спекание и селективное лазерное плавление , бесконтактное измерение деталей и 3D-сканирование , а также лазер. уборка .
  • Военные: маркировка целей, наведение боеприпасов , противоракетная оборона , электрооптические средства противодействия (EOCM) , лидар , ослепление войск, прицел огнестрельного оружия . См. Ниже
  • Правоохранительные органы : контроль трафика LIDAR . Лазеры используются для скрытых отпечатков пальцев обнаружения в судебно - медицинской идентификации поле [78] [79]
  • Исследования: спектроскопия , лазерная абляция , лазерный отжиг , лазерное рассеяние , лазерная интерферометрия , лидар , лазерная микродиссекция , флуоресцентная микроскопия , метрология , лазерное охлаждение .
  • Коммерческая продукция: лазерные принтеры , сканеры штрих-кода , термометры , лазерные указки , голограммы , пузырьограммы .
  • Развлечения: оптические диски , дисплеи с лазерным освещением , лазерные проигрыватели.

В 2004 году, без учета диодных лазеров, было продано около 131 000 лазеров на сумму 2,19 миллиарда долларов США. [80] В том же году было продано около 733 миллионов диодных лазеров на сумму 3,20 миллиарда долларов. [81]

В медицине

Основные статьи: Лазерная медицина и лазеры в лечении рака

Лазеры находят множество применений в медицине, включая лазерную хирургию (особенно глазную хирургию ), лазерное лечение, лечение камней в почках , офтальмоскопию и косметические процедуры для кожи, такие как лечение акне , уменьшение целлюлита и растяжек , а также удаление волос .

Лазеры используются для лечения рака , уменьшая или разрушая опухоли или предраковые образования. Чаще всего они используются для лечения поверхностных раковых образований на поверхности тела или слизистой оболочки внутренних органов. Они используются для лечения базальноклеточного рака кожи и других очень ранних стадий, таких как рак шейки матки , полового члена , влагалища , вульвы и немелкоклеточный рак легких . Лазерная терапия часто сочетается с другими видами лечения, такими как хирургия , химиотерапия или лучевая терапия . Лазерная интерстициальная термотерапия (LITT) или интерстициальный лазерФотокоагуляция - это использование лазеров для лечения некоторых видов рака с помощью гипертермии, при которой используется тепло для уменьшения опухолей путем повреждения или уничтожения раковых клеток. Лазеры более точны, чем традиционные методы хирургии, и вызывают меньше повреждений, боли, кровотечений , отеков и рубцов. Недостатком является то, что хирурги должны иметь специальную подготовку. Это может быть дороже, чем другие методы лечения. [82] [83]

Как оружие

Основная статья: Лазерное оружие

Лазерное оружие представляет собой лазер , который используется в качестве направленного энергетического оружия .

Американо-израильское тактическое высокоэнергетическое оружие использовалось для сбивания ракет и артиллерийских снарядов.

Увлечения

В последние годы лазерами заинтересовались некоторые любители. Лазеры, используемые любителями, обычно относятся к классу IIIa или IIIb (см. Безопасность ), хотя некоторые из них создали свои собственные типы класса IV. [84] Однако, по сравнению с другими любителями, любители лазерной техники гораздо реже из-за стоимости и потенциальных опасностей. Из-за стоимости лазеров некоторые любители используют недорогие средства для получения лазеров, такие как спасательные лазерные диоды из сломанных DVD-плееров (красный), Blu-ray- плееры (фиолетовый) или даже лазерные диоды большей мощности из записывающих устройств CD или DVD . [85]

Любители также берут излишки импульсных лазеров у отставных военных приложений и модифицируют их для импульсной голографии . Использовались импульсный рубиновый и импульсный YAG-лазеры.

Примеры по мощности

Применение лазеров в астрономической адаптивной оптики изображения

Разным приложениям нужны лазеры с разной выходной мощностью. Лазеры, излучающие непрерывный луч или серию коротких импульсов, можно сравнивать на основе их средней мощности. Лазеры, генерирующие импульсы, также можно охарактеризовать на основе пиковой мощности каждого импульса. Пиковая мощность импульсного лазера на много порядков превышает его среднюю мощность. Средняя выходная мощность всегда меньше потребляемой мощности.

Непрерывная или средняя мощность, необходимая для некоторых целей:
МощностьИспользовать
1–5 мВтЛазерные указки
5 мВтCD-ROM привод
5–10 мВтDVD-плеер или DVD-привод
100 мВтСкоростной пишущий привод CD-RW
250 мВтПотребитель 16 × DVD-R горелки
400 мВтПрожигание футляра для драгоценностей с диском за 4 секунды [86]
Двухслойная запись DVD 24 × [87]
1 ВтЗеленый лазер в разработке прототипа голографического универсального диска
1–20 ВтМощность большинства имеющихся в продаже твердотельных лазеров, используемых для микрообработки
30–100 ВтТипичные герметичные хирургические лазеры на CO 2 [88]
100–3000 ВтТипичные герметичные CO 2 -лазеры, используемые при промышленной лазерной резке

Примеры импульсных систем с высокой пиковой мощностью:

  • 700 ТВт (700 × 10 12 Вт) - National Ignition Facility , 192-лучевая лазерная система мощностью 1,8 мегаджоулей, примыкающая к целевой камере диаметром 10 метров [89]
  • 1,3 ПВт (1,3 × 10 15 Вт) - самый мощный в мире лазер по состоянию на 1998 год, расположенный в Ливерморской лаборатории Лоуренса [90]

Безопасность

Основная статья: Лазерная безопасность
Слева: европейский предупреждающий знак о лазере, необходимый для лазеров класса 2 и выше. Справа: этикетка с предупреждением о лазере в США, в данном случае для лазера класса 3B.

Даже первый лазер был признан потенциально опасным. Теодор Мэйман охарактеризовал первый лазер как имеющий мощность одного «Gillette», поскольку он мог прожечь одно лезвие бритвы Gillette . Сегодня принято считать, что даже маломощные лазеры с выходной мощностью всего в несколько милливатт могут быть опасны для зрения человека, когда луч попадает в глаз непосредственно или после отражения от блестящей поверхности. На длинах волн, на которых роговица и хрусталик могут хорошо фокусироваться, когерентность и низкая расходимость лазерного света означают, что он может быть сфокусирован глазом в очень маленькое пятно на сетчатке , что приведет к локальному ожогу и необратимому повреждению за секунды или даже меньше. время.

Лазеры обычно маркируются номером класса безопасности, который указывает, насколько опасен лазер:

  • Класс 1 по своей природе безопасен, обычно потому, что свет находится в кожухе, например, в проигрывателях компакт-дисков.
  • Класс 2 безопасен при нормальном использовании; рефлекс моргания глаз предотвратит повреждение. Обычно мощностью до 1 мВт, например лазерные указки.
  • Лазеры класса 3R (ранее IIIa) обычно имеют мощность до 5 мВт и связаны с небольшим риском повреждения глаз во время рефлекса моргания. Если смотреть на такой луч в течение нескольких секунд, вероятно, повредит место на сетчатке.
  • Класс 3B может вызвать немедленное повреждение глаз при воздействии.
  • Лазеры класса 4 могут обжечь кожу, а в некоторых случаях даже рассеянный свет может вызвать повреждение глаз и / или кожи. К этому классу относятся многие промышленные и научные лазеры.

Указанные мощности относятся к лазерам непрерывного излучения видимого света. Для импульсных лазеров и невидимых длин волн применяются другие ограничения мощности. Люди, работающие с лазерами класса 3B и 4, могут защитить свои глаза с помощью защитных очков, которые предназначены для поглощения света определенной длины волны.

Инфракрасные лазеры с длиной волны более 1,4 мкм часто называют «безопасными для глаз», потому что роговица имеет тенденцию поглощать свет на этих длинах волн, защищая сетчатку от повреждений. Однако ярлык «безопасный для глаз» может вводить в заблуждение, поскольку он применяется только к пучкам непрерывных волн относительно малой мощности; лазер высокой мощности или лазер с модуляцией добротности на этих длинах волн может обжечь роговицу, вызывая серьезное повреждение глаза, и даже лазеры средней мощности могут повредить глаз.

Лазеры могут представлять опасность как для гражданской, так и для военной авиации, поскольку могут временно отвлекать или ослеплять пилотов. См. Лазеры и авиационная безопасность для получения дополнительной информации по этой теме.

Камеры, основанные на устройствах с зарядовой связью, на самом деле могут быть более чувствительны к лазерным повреждениям, чем биологические глаза. [91]

Смотрите также

  • Анти-лазер
  • Когерентный идеальный поглотитель
  • Однородное уширение
  • Ширина лазерной линии
  • Список лазерных статей
  • Список источников света
  • Нанолазер
  • Усиление звука за счет вынужденного излучения
  • Spaser
  • Интерферометр Фабри – Перо

Рекомендации

  1. ^ a b Гулд, Р. Гордон (1959). «ЛАЗЕР, усиление света за счет вынужденного излучения». Франкен, Пенсильвания; Sands RH (ред.). Ann Arbor конференции по оптической накачке, Университет штата Мичиган, 15 июня по 18 июня 1959 . п. 128. OCLC  02460155 .
  2. ^ "лазер" . Dictionary.com . Проверено 15 мая 2008 года .
  3. ^ Тейлор, Ник (2000). Лазер: изобретатель, лауреат Нобелевской премии и тридцатилетняя патентная война . Саймон и Шустер. ISBN 978-0684835150.
  4. ^ "Полупроводниковые источники: лазер плюс люминофор излучает белый свет без спада" .
  5. ^ "Лазерное освещение: лазеры белого света бросают вызов светодиодам в приложениях направленного освещения" .
  6. ^ "Как работают фары с лазерным приводом" . 7 ноября 2011 г.
  7. ^ "Лазерный свет для фар: последняя тенденция в автомобильном освещении | OSRAM Automotive" .
  8. ^ "Четыре лазера над Параналем" . www.eso.org . Европейская южная обсерватория . Проверено 9 мая, 2016 .
  9. ^ Концептуальная физика , Пол Хьюитт, 2002
  10. ^ "Шавлов и Таунс изобретают лазер" . Lucent Technologies. 1998. Архивировано из оригинального 17 октября 2006 года . Проверено 24 октября 2006 года .
  11. ^ а б Чу, Стивен ; Таунс, Чарльз (2003). «Артур Шавлов». В Эдварде П. Лазаре (ред.). Биографические воспоминания . 83 . Национальная академия наук. п. 202. ISBN. 978-0-309-08699-8.
  12. ^ "лаз" . Dictionary.com . Проверено 10 декабря 2011 года .
  13. ^ Сигман, Энтони Э. (1986). Лазеры . Книги университетских наук. п. 2 . ISBN 978-0-935702-11-8.
  14. ^ Сигман, Энтони Э. (1986). Лазеры . Книги университетских наук. п. 4 . ISBN 978-0-935702-11-8.
  15. ^ «Азотный лазер» . Свет и его использование . Scientific American. Июнь 1974. С.  40–43 . ISBN 978-0-7167-1185-8.
  16. ^ Pollnau, М. (2018). «Фазовый аспект в излучении и поглощении фотонов» (PDF) . Optica . 5 (4): 465–474. DOI : 10.1364 / OPTICA.5.000465 .
  17. ^ Pollnau, M .; Эйххорн, М. (2020). «Спектральная когерентность, часть I: ширина линии пассивного резонатора, основная ширина линии лазера и приближение Шавлова-Таунса» . Прогресс в квантовой электронике . 72 : 100255. DOI : 10.1016 / j.pquantelec.2020.100255 .
  18. ^ Карман, GP; Макдональд, GS; Новый, GHC; Woerdman, JP (ноябрь 1999 г.). «Лазерная оптика: фрактальные моды в неустойчивых резонаторах». Природа . 402 (6758): 138. Bibcode : 1999Natur.402..138K . DOI : 10.1038 / 45960 . S2CID 205046813 . 
  19. ^ a b c Mayer, B .; Реглер, А .; Sterzl, S .; Стеттнер, Т .; Koblmüller, G .; Канибер, М .; Lingnau, B .; Lüdge, K .; Финли, Джей Джей (23 мая 2017 г.). «Долговременная взаимная фазовая синхронизация пар пикосекундных импульсов, генерируемых полупроводниковым лазером на нанопроволоке» . Nature Communications . 8 : 15521. arXiv : 1603.02169 . Bibcode : 2017NatCo ... 815521M . DOI : 10.1038 / ncomms15521 . PMC 5457509 . PMID 28534489 .  
  20. ^ Эйнштейн, A (1917). "Zur Quantentheorie der Strahlung". Physikalische Zeitschrift . 18 : 121–128. Bibcode : 1917PhyZ ... 18..121E .
  21. ^ a b Стин, WM "Лазерная обработка материалов", 2-е изд. 1998 г.
  22. ^ Батани Димитрий (2004). "Il rischio da laser: cosa è e come affrontarlo; анализ проблемы не così lontano da noi" [Риск, связанный с лазером: что это такое и на что похоже смотреть на него; анализ проблемы, которая, таким образом, находится недалеко от нас]. wwwold.unimib.it . Programma Corso di Formazione Obbligatorio (на итальянском языке). Миланский университет Бикокка. п. 12. Архивировано из оригинала (Powerpoint) 14 июня 2007 года . Проверено 1 января 2007 года .
  23. ↑ Нобелевская премия по физике 1966 г. Речь профессора Ивара Уоллера. Проверено 1 января 2007 года.
  24. ^ "Интервью устной истории Американского института физики с Джозефом Вебером" . 4 мая 2015 года.
  25. ^ Bertolotti, Марио (2015). Мазеры и лазеры: исторический подход (2-е изд.). CRC Press. С. 89–91. ISBN 978-1-4822-1780-3. Проверено 15 марта 2016 года .
  26. ^ "Руководство по лазерам" . Хобартов . Проверено 24 апреля 2017 года .
  27. ^ Таунс, Чарльз Х. (1999). Как появился лазер: приключения ученого , Oxford University Press , ISBN 978-0-19-512268-8 , стр. 69–70. 
  28. Перейти ↑ Joan Lisa Bromberg, The Laser in America, 1950–1970 (1991), pp. 74–77 online
  29. ^ Maiman, TH (1960). «Вынужденное оптическое излучение в рубине». Природа . 187 (4736): 493–494. Bibcode : 1960Natur.187..493M . DOI : 10.1038 / 187493a0 . S2CID 4224209 . 
  30. ^ Таунс, Чарльз Хард . «Первый лазер» . Чикагский университет . Проверено 15 мая 2008 года .
  31. ^ Hecht, Джефф (2005). Луч: гонка за лазером . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-514210-5.
  32. ^ "Впервые лазер, который светит чисто белым" . Популярная наука .
  33. ^ «Исследователи демонстрируют первые в мире белые лазеры» . Phys.org .
  34. ^ «Ученые наконец создали белый лазер - и он может осветить ваш дом» . gizmodo.com .
  35. ^ «Исследователи демонстрируют новый тип лазера» . Phys.org . Проверено 4 марта 2017 года .
  36. ^ Кэссиди, MC; Bruno, A .; Rubbert, S .; Irfan, M .; Kammhuber, J .; Schouten, RN; Ахмеров А.Р .; Kouwenhoven, LP (2 марта 2017 г.). «Демонстрация лазера на джозефсоновском переходе переменного тока». Наука . 355 (6328): 939–942. arXiv : 1703.05404 . Bibcode : 2017Sci ... 355..939C . DOI : 10.1126 / science.aah6640 . PMID 28254938 . S2CID 1364541 .  
  37. ^ Erika Schow (29 июня 2017). «Physikalisch-Technische Bundesanstalt разработал лазер с шириной линии всего 10 мГц» (пресс-релиз). Архивировано из оригинального 3 -го июля 2017 года.
  38. ^ Matei, DG; Legero, T .; Häfner, S .; и другие. (30 июня 2017 г.). «Лазеры 1,5 мкм с шириной линии менее 10 мГц». Phys. Rev. Lett . 118 (26): 263202. arXiv : 1702.04669 . Bibcode : 2017PhRvL.118z3202M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.118.263202 . PMID 28707932 . S2CID 206293342 .  
  39. ^ Нолен, Джим; Дерек Верно. «Углекислый лазер» . Дэвидсон Физикс . Проверено 17 августа 2014 года .
  40. ^ Csele, Марк (2004). "Азотный газовый лазер TEA" . Страница самодельных лазеров . Архивировано из оригинального 11 сентября 2007 года . Проверено 15 сентября 2007 года .
  41. ^ «Глубокие УФ-лазеры» (PDF) . Photon Systems, Ковина, Калифорния. Архивировано из оригинала (PDF) 1 июля 2007 года . Проверено 27 мая 2007 года .
  42. ^ Mompart, J .; Корбалан, Р. (2000). «Генерация без инверсии» . J. Opt. B . 2 (3): R7 – R24. Bibcode : 2000JOptB ... 2R ... 7M . DOI : 10.1088 / 1464-4266 / 2/3/201 . S2CID 121209763 . 
  43. Перейти ↑ Javan, A. (2000). «О знании Марлана». Ода квантовому физику: Фестивальная грамота в честь Марлана О. Скалли . Эльзевир.
  44. ^ Шуокер, Д. (1998). Справочник Eurolaser Academy . Springer. ISBN 978-0-412-81910-0.
  45. ^ Басс, Майкл; Декусатис, Казимер; Енох, Джей; Лакшминарайанан, Васудеван; Ли, Гуйфан; Макдональд, Кэролайн; Махаджан, Вирендра; Страйланд, Эрик Ван (13 ноября 2009 г.). Справочник по оптике, третье издание, том V: Оптика атмосферы, модуляторы, волоконная оптика, рентгеновская и нейтронная оптика . McGraw Hill Professional. ISBN 978-0-07-163314-7.
  46. ^ С. Стьюен, М. Ларионов и А. Гизен, «Yb: YAG-лазер на тонком диске с выходной мощностью 1 кВт», в OSA Trends in Optics and Photonics, Advanced Solid-State Lasers, H. Injeyan, U. Keller, и К. Маршалл, изд. (Оптическое общество Америки, Вашингтон, округ Колумбия, 2000 г.) стр. 35–41.
  47. ^ Ву, X .; и другие. (25 октября 2004 г.). «Ультрафиолетовый лазер на фотонном кристалле». Письма по прикладной физике . 85 (17): 3657. arXiv : Physics / 0406005 . Bibcode : 2004ApPhL..85.3657W . DOI : 10.1063 / 1.1808888 . S2CID 119460787 . 
  48. ^ "Рынок лазерных диодов" . Hanel Photonics . Проверено 26 сентября 2014 года .
  49. ^ «Мощные диодные лазеры для резки и сварки» . www.industrial-lasers.com . Проверено 11 августа 2018 года .
  50. ^ "ЛАЗЕРНЫЙ диод" . nichia.co.jp .
  51. ^ "Зеленый лазер" . osram-os.com . 19 августа 2015 года.
  52. ^ "Picolight поставляет первые приемопередатчики VCSEL 4 Гбит / с 1310 нм" . Laser Focus World Online . 9 декабря, 2005. Архивировано из оригинала 13 марта 2006 года . Проверено 27 мая 2006 года .
  53. ^ Mayer, B .; Janker, L .; Loitsch, B .; Treu, J .; Костенбадер, Т .; Lichtmannecker, S .; Reichert, T .; Morkötter, S .; Канибер, М .; Abstreiter, G .; Gies, C .; Koblmüller, G .; Финли, Джей Джей (13 января 2016 г.). «Монолитно интегрированные нанопроволочные лазеры с высоким коэффициентом β на кремнии». Нано-буквы . 16 (1): 152–156. Bibcode : 2016NanoL..16..152M . DOI : 10.1021 / acs.nanolett.5b03404 . PMID 26618638 . 
  54. ^ Болдуин, GC; Solem, JC; Гольданский В.И. (1981). «Подходы к разработке гамма-лазеров». Обзоры современной физики . 53 (4): 687–744. Bibcode : 1981RvMP ... 53..687B . DOI : 10.1103 / RevModPhys.53.687 .
  55. ^ Болдуин, GC; Solem, JC (1995). «Последние предложения по гамма-лазерам». Лазерная физика . 5 (2): 231–239.
  56. ^ Болдуин, GC; Solem, JC (1997). «Безоткатные гамма-лазеры» . Обзоры современной физики . 69 (4): 1085–1117. Bibcode : 1997RvMP ... 69.1085B . DOI : 10.1103 / RevModPhys.69.1085 .
  57. ^ Болдуин, GC; Solem, JC (1982). «Пришло время? Или надо так долго ждать прорывов?». Лазерный фокус . 18 (6): 6 и 8.
  58. ^ Solem, JC (1979). «О возможности импульсного гамма-лазера». Отчет Лос-Аламосской научной лаборатории LA-7898 . ОСТИ 6010532 . 
  59. ^ Болдуин, GC; Solem, JC (1979). «Максимальная плотность и скорость захвата нейтронов, замедляемых от импульсного источника» . Ядерная наука и инженерия . 72 (3): 281–289. DOI : 10,13182 / NSE79-A20384 .
  60. ^ Болдуин, GC; Solem, JC (1980). «Двухступенчатая накачка трехуровневых мессбауэровских гамма-лазеров». Журнал прикладной физики . 51 (5): 2372–2380. Bibcode : 1980JAP .... 51.2372B . DOI : 10.1063 / 1.328007 .
  61. ^ Solem, JC (1986). «Механизмы межуровневой передачи и их применение для травников» . Proceedings of Advances in Laser Science-I, Первая международная конференция по лазерной науке, Даллас, Техас, 1985 (Американский институт физики, оптики и техники, серия 6) . 146 : 22–25. DOI : 10.1063 / 1.35861 .
  62. ^ Биденхарн, LC; Boyer, K .; Solem, JC (1986). «Возможность травления лазерным возбуждением ядер». Труды AIP усовершенствований лазерной науки-I, Даллас, штат Техас, ноябрь 18-22, 1985 . 146 : 50–51. DOI : 10.1063 / 1.35928 .
  63. ^ Ринкер, Джорджия; Solem, JC; Биденхарн, LC (27 апреля 1988 г.). «Расчет гармонического излучения и ядерной связи, возникающей из атомов в сильных лазерных полях». Proc. SPIE 0875, Короткие и ультракоротковолновые лазеры . Симпозиум 1988 г. в Лос-Анджелесе: OE / LASE '88, 1988 г., Лос-Анджелес, Калифорния, США. Короткие и ультракоротковолновые лазеры. 146 . Международное общество оптики и фотоники. С. 92–101. DOI : 10.1117 / 12.943887 .
  64. ^ Ринкер, Джорджия; Solem, JC; Биденхарн, LC (1987). Лапп, М .; Стволли, WC; Кенни-Уоллес GA (ред.). «Ядерный межуровневый перенос за счет коллективных электронных возбуждений внешней оболочки». Труды Второй Международной конференции по лазерной науке, Сиэтл, Вашингтон (Достижения в области лазерной науки-II) . Нью-Йорк: Американский институт физики. 160 : 75–86. OCLC 16971600 . 
  65. ^ Solem, JC (1988). «Теорема, связывающая пространственные и временные гармоники для ядерной межуровневой передачи, управляемой коллективными электронными колебаниями» . Журнал количественной спектроскопии и переноса излучения . 40 (6): 713–715. Bibcode : 1988JQSRT..40..713S . DOI : 10.1016 / 0022-4073 (88) 90067-2 .
  66. ^ Solem, JC; Биденхарн, LC (1987). "Букварь по взаимодействию коллективных электронных колебаний с ядрами" (PDF) . Отчет Лос-Аламосской национальной лаборатории LA-10878 . Bibcode : 1987pcce.rept ..... S .
  67. ^ Solem, JC; Биденхарн, LC (1988). "Связь лазера с ядрами через коллективные электронные колебания: простое эвристическое исследование модели". Журнал количественной спектроскопии и переноса излучения . 40 (6): 707–712. Bibcode : 1988JQSRT..40..707S . DOI : 10.1016 / 0022-4073 (88) 90066-0 .
  68. ^ Boyer, K .; Java, H .; Лук, ТС; Макинтайр, ИА; McPherson, A .; Росман, Р .; Solem, JC; Родос, СК; Сёке, А. (1987). «Обсуждение роли многоэлектронных движений в многофотонной ионизации и возбуждении». В Smith, S .; Найт, П. (ред.). Труды Международной конференции по многофотонным процессам (ICOMP) IV, 13–17 июля 1987 г., Боулдер, Калифорния . Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. п. 58. ОСТИ 10147730 . 
  69. ^ Биденхарн, LC; Ринкер, Джорджия; Solem, JC (1989). «Решаемая приближенная модель отклика атомов на сильные колебательные электрические поля» . Журнал Оптического общества Америки B . 6 (2): 221–227. Bibcode : 1989JOSAB ... 6..221B . DOI : 10.1364 / JOSAB.6.000221 .
  70. ^ a b Филдс, Джонатан (12 сентября 2007 г.). «Зеркальные частицы образуют новую материю» . BBC News . Проверено 22 мая 2008 года .
  71. ↑ Hecht, Jeff (май 2008 г.). «История рентгеновского лазера». Новости оптики и фотоники . 19 (5): 26–33. Bibcode : 2008OptPN..19R..26H . DOI : 10.1364 / opn.19.5.000026 .
  72. ↑ Робинсон, Кларенс А. (23 февраля 1981 г.). «Прогресс в области высокоэнергетического лазера». Авиационная неделя и космические технологии . С. 25–27.
  73. ↑ Палмер, Джейсон (13 июня 2011 г.). «Лазер производится живой клеткой» . BBC News . Проверено 13 июня 2011 года .
  74. ^ Malte C. Gather & Seok Hyun Yun (12 июня 2011). «Биологические одноклеточные лазеры». Природа Фотоника . 5 (7): 406–410. Bibcode : 2011NaPho ... 5..406G . DOI : 10.1038 / nphoton.2011.99 .
  75. ↑ Chen, Sophia (1 января 2020 г.). «Чужой свет» . ШПИОН . Проверено 9 февраля 2021 года .
  76. ^ Mumma, Michael J (3 апреля 1981). «Открытие усиления с естественным усилением в 10-микрометровых лазерных диапазонах на диоксиде углерода на Марсе: естественный лазер» . Наука (журнал) . 212 (4490): 45–49. DOI : 10.1126 / science.212.4490.45 . Проверено 9 февраля 2021 года .
  77. ^ Чарльз Х. Таунс (2003). «Первый лазер» . В Лоре Гарвин ; Тим Линкольн (ред.). Век природы: двадцать одно открытие, изменившее науку и мир . Издательство Чикагского университета. С.  107–12 . ISBN 978-0-226-28413-2.
  78. ^ Dalrymple BE, Duff JM, Menzel ER "Собственное свечение отпечатков пальцев - обнаружение лазером". Journal of Forensic Sciences , 22 (1), 1977, 106–115.
  79. ^ Далримпл Б.Е. "Видимое и инфракрасное свечение в документах: возбуждение лазером". Journal of Forensic Sciences , 28 (3), 1983, 692–696.
  80. ^ Кинкейд, Кэти; Андерсон, Стивен (1 января 2005 г.). «Laser Marketplace 2005: Потребительские приложения увеличивают продажи лазеров на 10%» . Laser Focus World . Vol. 41 нет. 1.
  81. ↑ Стил, Роберт В. (1 февраля 2005 г.). «Рынок диодных лазеров растет медленнее» . Laser Focus World . Vol. 41 нет. 2.
  82. ^ "Лазерная терапия рака: Медицинская энциклопедия MedlinePlus" . medlineplus.gov . Проверено 15 декабря 2017 года .
  83. ^ "Лазеры в лечении рака" . Национальные институты здоровья, Национальный институт рака. 13 сентября 2011 . Проверено 15 декабря 2017 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  84. ^ PowerLabs CO 2 ЛАЗЕР! Сэм Баррос, 21 июня 2006 г., Проверено 1 января 2007 г.
  85. ^ Макс, Стефани. «Как: превратить записывающий DVD-привод в мощный лазер» . Передачи с планеты Стефани . Проверено 6 апреля 2015 года .
  86. ^ «Зеленый лазер 400 мВт записывает коробочный компакт-диск за 4 секунды» . YouTube . Проверено 10 декабря 2011 года .
  87. ^ "Выходная мощность лазерного диода на основе спецификаций DVD-R / RW" . elabz.com . Проверено 10 декабря 2011 года .
  88. ^ Пиви, Джордж М. (23 января 2014). «Как выбрать хирургический ветеринарный лазер» . Aesculight . Проверено 30 марта 2016 года .
  89. ↑ Хеллер, Арни, « Управление самым мощным в мире лазером. Архивировано 21 ноября 2008 г. на Wayback Machine ». Обзор науки и технологий . Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, июль / август 2005 г. URL-адрес доступен 27 мая 2006 г.
  90. ^ Шеве, Филипп Ф .; Штейн, Бен (9 ноября 1998 г.). «Новости физики 401» . Американский институт физики. Архивировано из оригинального 14 июня 2008 года . Проверено 15 марта 2008 года .
  91. ↑ Hecht, Jeff (24 января 2018 г.). "Могут ли лидары запирать чипы камеры?" . IEEE Spectrum . Проверено 1 февраля 2019 года .

дальнейшее чтение

Книги

  • Бертолотти, Марио (1999, пер. 2004). История лазера . Институт физики. ISBN 0-7503-0911-3 . 
  • Бромберг, Джоан Лиза (1991). Лазер в Америке, 1950–1970 гг . MIT Press. ISBN 978-0-262-02318-4 . 
  • Челе, Марк (2004). Основы источников света и лазеров . Вайли. ISBN 0-471-47660-9 . 
  • Кехнер, Вальтер (1992). Твердотельная лазерная техника . 3-е изд. Springer-Verlag. ISBN 0-387-53756-2 . 
  • Сигман, Энтони Э. (1986). Лазеры . Книги университетских наук. ISBN 0-935702-11-3 . 
  • Сильфваст, Уильям Т. (1996). Основы лазера . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-55617-1 . 
  • Свелто, Орацио (1998). Принципы лазеров . 4-е изд. Пер. Дэвид Ханна. Springer. ISBN 0-306-45748-2 . 
  • Тейлор, Ник (2000). ЛАЗЕР: изобретатель, лауреат Нобелевской премии и тридцатилетняя патентная война . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 978-0-684-83515-0.
  • Уилсон, Дж. И Хоукс, JFB (1987). Лазеры: принципы и применение . Международная серия Prentice Hall по оптоэлектронике, Prentice Hall . ISBN 0-13-523697-5 . 
  • Ярив, Амнон (1989). Квантовая электроника . 3-е изд. Вайли. ISBN 0-471-60997-8 . 

Периодические издания

  • Прикладная физика B: Лазеры и оптика ( ISSN 0946-2171 ) 
  • Журнал IEEE по технологии световых волн ( ISSN 0733-8724 ) 
  • Журнал IEEE по квантовой электронике ( ISSN 0018-9197 ) 
  • Журнал IEEE по избранным темам квантовой электроники ( ISSN 1077-260X ) 
  • Письма IEEE Photonics Technology Letters ( ISSN 1041-1135 ) 
  • Журнал Оптического общества Америки B: Оптическая физика ( ISSN 0740-3224 ) 
  • Laser Focus World ( ISSN 0740-2511 ) 
  • Письма по оптике ( ISSN 0146-9592 ) 
  • Фотонные спектры ( ISSN 0731-1230 ) 

внешняя ссылка

  • Энциклопедия лазерной физики и техники доктора Рюдигера Пашотта
  • Практическое руководство по лазерам для экспериментаторов и любителей , Сэмюэл М. Голдвассер
  • Страница самодельных лазеров профессора Марка Челе
  • Мощный лазер - это «самый яркий свет во Вселенной» . Самый мощный лазер в мире по состоянию на 2008 г. мог создавать ударные волны, подобные сверхновой, и, возможно, даже антивещество ( New Scientist , 9 апреля 2008 г.)
  • « Основы лазера » - онлайн-курс профессора Ф. Балембуа и доктора С. Форгета. Instrumentation for Optics , 2008 г. (по состоянию на 17 января 2014 г.)
  • Пресс-релиз Northrop Grumman о тактическом лазерном продукте Firestrike 15 кВт.
  • Веб-сайт, посвященный 50-летию лазеров от APS, OSA, SPIE
  • Продвижение сайта SPIE на юбилейный сайт Laser: видео-интервью, статьи в открытом доступе, плакаты, DVD
  • Яркая идея: История изобретения первых лазеров с аудиозаписями для интервью.
  • Бесплатное программное обеспечение для моделирования случайной лазерной динамики
  • Видеодемонстрации лазеров и оптики , подготовленные Массачусетским технологическим институтом (MIT). Эффекты в реальном времени демонстрируются таким образом, что их трудно увидеть в классе.
  • Видеолекция Массачусетского технологического института: Лазеры и оптоволокно
  • Виртуальный музей истории лазера, из гастрольной выставки SPIE
  • веб-сайт с анимацией, приложениями и исследованиями о лазере и других квантовых явлениях Universite Paris Sud