HHL

Корпус HHL самый большой стандартный корпус для диода. Его размер примерно 3,5 квадратных сантиметра. Предназначен для очень горячих диодов(от 2Вт и выше). Используется восновном в лазерных модулях высокой мощности, а также модифицированная версия данного корпуса используется в оптических каналах связи.
Распиновка
1 “-” микрохолодильника
2 корпус
3 анод лазера (+)
4 терморезистор
5 терморезистор
6 катод лазера (-)
7 анод фотодиода
8 катод фотодиода
9 “+” микрохолодильника

TO3

TO3 это 9ти ножковый корпус. В нем могут использоваться диоды до 5Вт, но обычно дело ограничивается 1Вт и 2Вт диодами.

C-mount

C-mount — это открытый корпус для диодов вплоть до 5Вт(при использовании дополнительного охолаждения).

9ММ

Корпус 9MM используется в лазерах до 2Вт. Это идеальный, дешевый корпус для недорогих лазерных устройтсв.

TO56

TO56 — 5.6мм корпус для очень слабых лазеров(например для лазеров из DVD-RW). Синие 445нм диоды, как не странно, тоже выполнены в нем.

HHLF

Модификация HHL корпуса специально для оптических каналов связи.

T03F

Модификация T03 корпуса специально для оптических каналов связи.

T0259

T0259 — 3х ножный корпус для лазеров вплоть до 5Вт. Используется в недорогих оптических каналах связи.

TO5

T018

Корпус T018 отличается тем, что на него очень легко можно установить охолаждение. В таком корпусе выполнены некоторые отечественные импульсные лазеры с трансформатором внутри.

Open-Cavity(Open Can) Диоды

Open-Cavity(Open Can) Диоды — это открытые и очень мощные диоды. Бывают двух типов — лонг дай — длинный диод, на фото справа,  и шорт дай — короткий диод(на фото слева).

Цоколевка красных ЛД из дисководов:

Общий — минус, он же на корпусе. У 780нм ИК ЛД из дисководов цоколевка совпадает, а у 808нм ИК ЛД  на корпусе  плюс.

В современных моделях фотодиод обычно отсутствует.

Цоколевка фиолетового ЛД из blu-ray кареток и синего 445нм диода:

Что же это такое? Собрал лазер, а он светится просто, как прожектор? Где же всеми ожидаемый «луч»? А нету! дело тут вот в чем… Кристалл лазерного диода очень маленький… Соответственно резонатор тоже! Ну а раз пробег фотончиков маленький, летят они не строго параллельно оси кристалла, но и немного вбок… а значит светит наш лазерный диод не лучом, а конусом лазерного излучения…

Не отчаивайтесь, люди придумали линзы! Линзы позволяют преобразовать этот конус в параллельный пучок, сколлимировать его! Вот только линза должна быть установлена так, чтобы лазерный диод был на расстоянии фокуса этой самой линзы, иначе ничего не выйдет. А так как позиционировать точно линзу очень сложно, придумываем разные способы подстройки расстояния до ЛД, например как в лазерной указке, где линза утопляется в корпус под действием винта.

В качестве оптики удобно использовать лазерную указку. Также лазерную указку можно использовать как основу для коллиматора. В ней стоит неплохая линза. Но луч получается примерно 5мм диаметром, а это много.

Очень хорошие результаты показывает родная оптика от DVD-RW привода, а именно самая последняя линза, которая непосредственно фокусирует лазерное излучение на поверхность диска. Но с ней свои трудности. фокусное расстояние мало, а значит фокус очень сложно настроить. но в тоже время это позволяет получить луч диаметром 1мм!! к слову, чем уже луч, тем большая энергия прикладывается к 1мм^2 таким лучом можно влегкую шинковать черные пакеты)) если же выполнять фокусировку не в луч, а в точку, то в этой точке плавится пластмасса, режется изолента, дерево начинает аж светиться белым светом от нагрева!(6000градусов не шутки и многое другое!!

В качестве оптики и корпуса можно использовать лазерные модули. Они имеют отлично настраиваемую оптику и позволяют фокусировать луч от маленькой точки для прожигания до расстояний в несколько километров! Недорогие модули с лазером 5мВт можно найти в чип дипе. Кстати у нас можно купить лазерные модули фирмы AixiZ — известного производителя лазерных модулей.

Самый простой стационарный коллиматор + радиатор описан тут: http://lasers.org.ru/2011/12/10/сборка-стационарного-red-модуля/ 

Все вопросы пишем на нашем форуме: FORUM

Драйвер лазерного диода (ЛД) это небольшая схема, которая задает режим питания лазера. она следит чтобы ток через ЛД не превышал выставленного уровня. Все дело в том, что ЛД полупроводниковый элемент, а значит жутко нелинейный… то есть ток ЛД возрастает не прямо пропорционально напряжению, а гораздо быстрее! именно поэтому стоит использовать стабилизаторы тока для питания лазерного диода.

Что ж, первый драйвер… не предел мечтаний конечно, но для первого раза сойдет!

Что мы видим? во-первых аккумулятор. это либо батарея от любого телефона, либо составленная из трех пальчиковых аккумуляторов. не путать с батарейками!!

потом кнопка.. собственно любая)))

резистор.. его сопротивление подбирается опытным путем в принципе для 16Х привода его сопротивление должно быть два Ома, тогда ток через ЛД будет примерно 250мА. резистор можно либо купить, либо найти на плате привода… частенько там бываю резисторы на 1Ом, соединив два последовательно имеем два Ома. если же такое значение тока вас не устраивает, придется подбирать резистор.. для это необходим амперметр, который подключается в разрыв плюсового провода аккумулятора и изменяя сопротивление подбираем требуемый ток.

Конденсатор на 100нФ.. это керамический конденсатор, если есть измеритель емкости можно найти и на плате привода! кстати если есть старые платы, можно поискать на них оранжевые круглые детальки с надписью 104, это и есть такой конденсатор.

Электролитический конденсатор на 2200мкФ.. конечно такая емкость это идеальный вариант, однако часто бывает достаточно и 100мкФ конденсатора на 6.3вольта. кстати напряжение может быть и 10В и 16 и 25! это не важно! ну и собственно сам ЛД! ЛД припаиваем в последнюю очередь с обмотанными проволокой ногами (помним про статику, ага?) когда монтаж закончен, проволоку снять! все, первый драйвер готов!

Итоги:

простейший драйвер не стабилизирует ток, он его только ограничивает.. а значит ваш лазер будет как фонарик, чем разреженнее аккумуляторы тем тусклее будет светить! а самое плохое что очень трудно понять когда именно аккумуляторы начинают садиться, ведь на глаз луч всегда яркий.. так что как только пакеты перестали плавиться пора на зарядку! Недостатки недостатками, зато драйвер очень простой и миниатюрный!

если есть вопросы, ждем вас на форуме!

Советую перед разборкой привода открыть лоток подав на него питание от компа:

Переворачиваем привод и выкручиваем 4 обведенных красным шурупа

Снимаем крышку и видим плату, управляющую всем приводом

Снова переворачиваем DVD-шник и снимаем алюминиевый верх, выкручиваем 2 обведенных красным шурупа

Отсоединяем шлейфы, соединяющие ходовую чась привода и сам привод

Выкручиваем 1 шуруп обведенный красным

Выкручиваем еще 3 обведенных шурупа и пытаемся вытащить каретку, в которой находятся диоды и оптика

Отламываем припаянную защиту оптики и диодов

Благополучно снимаем защиту и видим 2 диода — CD и DVD

Плоскогубцами вынимаем диод с охлаждением, обвязываем его ноги проволокой или припаеваем кондесатор к ногам…. или используем антистатический браслет:)

Аккуратно ножечком/пинцетом/чем-то другим  поддеваем диод в обведенном месте и меееедленно аккуратно пытаемся его вынять

Если диод не вынимается, следует аккуратно зажать его вместе с радиатором в тесы, надпилить с двух боковых сторон радиатор и разломить пополам.
Поясняющее видео:

ДИОД!

Поздравляю! Вы извлекли лазерный диод из DVD привода! Но это пол дела. Главное защитить диод от статического электричества обвязав его ноги проволокой или припаяв конденсатор. Можно также использовать антистатическое оборудование в частности антистатический браслет и антистатический паяльник.

На данном рисунке изображено устройство DPSS зеленой лазерной указки. Источник лазерного излучения — 808нм диод. Лазерный луч фокусируется и подается на Nd:YVO4(ванадат иттрия (YVO4) с неодимовым легированием (Nd:YVO) ) — кристалл, который из 808нм луча делает 1064нм луч. Потом KTP кристаллом(кристалл титанила-фосфата калия, KTiOPO4, сокр. KTP), из 1064нм делается луч сдвоенной частотой — 532нм. На мощных указках >50 мВт нужно устанавливать инфракрасный фильтр (IR-фильтр), чтобы убрать остатки ИК-излучения и избежать повреждения зрения.

К сожалению КПД зеленого DPSS лазера всего 20%, но тем неменее существуют лазеры у которых КПД 35%. И что это дает мне спросите вы. А то что если в лазере используется 2.5Вт 808нм диод, то зеленого цвета вы получите примерно 500мВт + немного ИК  :).

В голубом DPSS лазере используется похожая схема, но 808нм луч конвертируется в 946нм луч, и при сдваивании луча образуется искомые 473нм. Для получения 946 нм используется кристалл алюмо-иттриевого граната с добавками неодима (Nd:YAG). Из за низкого КПД используемых материалов синие лазеры имеют КПД всего 3% и  высокую стоимость.

Фото разобранного 473нм лазерного модуля:

В желтых лазерах используется еще более запутанный процесс. 808нм луч конвертируется в 1064нм луч, далее 1064 луч конвертируется в 1342нм луч и только потом сдваивается в 593.5нм луч. КПД желтых лазеров схож с КПД синих, но из за сложности изготовления и стоимости КПД такого лазера всего лишь 1%.

Наверно теперь вы поняли, почему же используя в зеленой лазерной указке диод 2.5Вт никак не получится сделать лазер мощьностью 2.5Вт, а также почему желтые лазерные указки имеют максимальную мощьность 25мВт.

Обычно в лазерных шоу используются такие соотношения:

300мВт RGB Лазер

500мВт RGB Лазер

1Вт RGB Лазер

2Вт RGB Лазер

5Вт RGB Лазер

10Вт RGB Лазер

Все эти данные приведены кочено приблизительно, но многие строители лазерных сканеров стараются их придерживаться.

Длинненькая таблица с примерными длиннами волн и соответствующих им лазерам:

DPSS(Твердотельный лазер с диодной накачкой) лазер с длинной волны 532 нм очень близок к пику видимости человеческого глаза. Зеленые и голубые аргоновые лазеры находятся намного дальше от пика видимости человеческого глаза. Для сравнения DPSS лазер примерно в 3 — 4 раза ярче чем обычный аргоновый лазер. Для лазеростроительства такой пример 100мВт зеленый лазер ярче 300мВт красного. Также если сравнить тот же 100мВт зеленый лазер с 2Вт инфракрасным 1064нм лазером зеленый будет ярче, потому что человеческий глаз просто не видет инфракрасные волны:-).

Уже самое начало XX века было отмечено величайшими достижениями человеческого ума. 7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества А. С. Попов продемонстрировал изобретенное им устройство связи без проводов, а год спустя аналогичное устройство предложил итальянский техник и предприниматель Г. Маркони. Так родилось радио. В конце уходящего века был создан автомобиль с бензиновым двигателем, который пришел на смену изобретенному еще в XVIII в. паровому автомобилю. К началу XX столетия уже действовали линии метро в Лондоне, Нью-Йорке, Будапеште, Вене. 17 декабря
1903 г. американские инженеры братья Орвилл и Уилбор Райт пролетели 260 м на созданном ими первом в мире аэроплане, а через 12 лет русский инженер И.
И. Сикорский сконструировал и построил первый в мире многомоторный самолет, дав ему имя «Илья Муромец».

Не менее потрясающими оказались достижения в физике. Только за одно десятилетие на рубеже двух веков было сделано пять открытий. В 1895 г. немецкий физик В. Рентген открыл новый вид излучения, названный позднее его именем; за это открытие он получил в 1901 г. Нобелевскую премию, став, таким образом, первым в истории нобелевским лауреатом. В 1896 г. французский физик Антуан Анри Беккерель открыл явление радиоактивности — Нобелевская премия 1903 г. В 1897 г. английский физик
Дж. Дж. Томсон открыл электрон и в следующем году измерил его заряд —
Нобелевская премия 1906 г. 14 декабря 1900 г. на заседании Немецкого физического общества Макс Планк дал вывод формулы для испускательной способности черного тела; этот вывод опирался на совершенно новые идеи, ставшие фундаментом квантовой теории — одной из основных физических теорий
XX века. В 1905 г. молодой Альберт Эйнштейн — ему тогда было всего 26 лет — опубликовал специальную теорию относительности. Все эти открытия производили ошеломляющее впечатление и многих повергали в замешательство — они никак не укладывались в рамки существовавшей физики, требовали пересмотра ее основных представлений. Едва начавшись, 20- й век возвестил о рождении новой физики, обозначил невидимую грань, за которой осталась прежняя физика, получившая название «классическая».

И вот сегодня человек получил в своё распоряжение всемогущий луч лазера.
На что употребит он это новое завоевание ума? Чем станет лазер: универсальным инструментом, надёжным помощником или, напротив, грозным космическим оружием, ещё одним разрушителем?

Этот источник света совершенно необычен. В отличие от всех других источников, он вовсе не предназначается для освещения. В отличие от других источников света, лазер генерирует световые лучи, способные гравировать, сваривать, резать материалы, передавать информацию, осуществлять измерения, контролировать процессы, получать особо чистые вещества, направлять химические реакции… Так что это поистине удивительные лучи.

В чем же причина удивительных свойств лазерного луча? Для объяснения этих свойств в научном языке есть специальный термин — когерентность.

В общих чертах такое пояснение дать вроде бы несложно. Вполне понятно, что поток света, распространяющийся от любого источника, есть суммарный результат высвечивания великого множества элементарных излучателей, каковыми являются отдельные атомы или молекулы светящегося тела. В случае лампы накаливания каждый атом-излучатель высвечивается, никак не согласуясь с другими атомами-излучателями, поэтому в целом получается световой поток, который можно назвать внутренне неупорядоченным, хаотическим. Это есть некогерентный свет. В лазере же гигантское количество атомов-излучателей высвечивается согласованно — в результате возникает внутренне упорядоченный световой поток. Это есть когерентный свет.

Внутренне упорядоченный, иными словами, когерентный световой пучок отличается, во-первых, высокой монохроматичностью и, во-вторых, исключительно малой расходимостью. Это понятно, поскольку разные атомы при взаимной согласованности испускают волновые цуги одинаковой (точнее говоря, почти одинаковой) частоты и одинакового (почти одинакового) направления движения.

Когда мы говорим о лазерном луче, то обычно представляем себе яркий и тонкий световой шнур или световую нить. Эту нить можно увидеть, если включить гелий-неоновый лазер. Правда, этот лазер маломощный — настолько, что его луч можно спокойно «ловить» в руку. К тому же луч не «ослепительно белый», а сочного красного цвета. Чтобы он был лучше виден, надо создать в лаборатории полумрак и легкую задымленность. Луч почти не расширяется и везде имеет практически одинаковую интенсивность. Можно разместить на его пути ряд зеркал и заставить его описать сложную изломанную траекторию в пространстве лаборатории. В результате возникнет эффектное зрелище-комната, как бы «перечеркнутая» в разных направлениях яркими красными прямыми нитями.

Однако не всегда лазерный луч выглядит столь эффектно. Например, луч
СО2-лазера вообще невидим — ведь его длина волны попадает в инфракрасную область спектра. Кроме того, не следует думать, что лазерный луч — это обязательно непрерывный поток световой энергии. В большинстве случаев лазеры генерируют не непрерывный световой пучок, а световые импульсы.

Современная лазерная техника позволяет регулировать длительность, энергию и даже форму лазерных импульсов. Регулируется и частота следования импульсов; это очень важно, так как от частоты следования импульсов существенно зависит средняя мощность лазерного излучения. О том, как управляют лазерными импульсами, будет рассказано позднее.

Начиная с 1964 г. малопроизводительное механическое сверление часовых камней стало повсеместно заменяться лазерным сверлением. Конечно, термин
«лазерное сверление» не надо понимать буквально; лазерный луч не сверлит отверстие — он его пробивает, вызывая интенсивное испарение материала. В настоящее время лазерное сверление часовых камней является обычным делом.
Для этой цели применяются, в частности, лазеры на стекле с неодимом.
Отверстие в камне (при толщине заготовки 0,5-1 мм) пробивается серией из нескольких лазерных импульсов, имеющих энергию 0,5-1 Дж. Производительность работы лазерной установки в автоматическом режиме —камень в секунду. Это в тысячу раз выше производительности механического сверления!

Вскоре после своего появления на свет лазер получил следующее задание, с которым справился столь же успешно, — сверление (пробивание) отверстий в алмазных фильерах. Для получения очень тонкой проволоки из меди, бронзы, вольфрама используется технология протягивания металла сквозь отверстие соответствующего диаметра. Такие отверстия высверливают в материалах, обладающих особо высокой твердостью, — ведь в процессе протягивания проволоки диаметр отверстия должен сохраняться неизменным. Наиболее тверд, как известно, алмаз. Поэтому лучше всего протягивать тонкую проволоку сквозь отверстие в алмазе — сквозь так называемые алмазные фильеры. Лишь с помощью алмазных фильер удается получать сверхтонкую проволоку, имеющую диаметр всего 10 мкм. Но как просверлить тонкое отверстие в таком сверхтвердом материале, как алмаз? Механически это сделать очень трудно — для механического сверления одного отверстия в алмазной фильере требуется до десяти часов. Зато, как оказалось, совсем нетрудно пробить это отверстие серией из нескольких мощных лазерных импульсов.

Сегодня лазерное сверление широко применяется не только для особо твердых материалов, но и для материалов, отличающихся повышенной хрупкостью. Лазерное сверло оказалось не только мощным, но и весьма деликатным «инструментом». Пример: применение лазера при сверлении отверстий в подложках микросхем, изготавливаемых из глиноземной керамики.
Керамика необычайно хрупка. По этой причине механическое сверление отверстий в подложке микросхемы производили, как правило, на «сыром» материале. Обжигали керамику уже после сверления. При этом происходила некоторая деформация изделия, искажалось взаимное расположение высверленных отверстий. Проблема была решена с появлением лазерных сверл. Используя их, можно работать с керамическими подложками, которые уже прошли обжиг. С помощью лазеров пробивают в керамике очень тонкие отверстия — диаметром всего 10 мкм. Механическим сверлением такие отверстия получить нельзя.

То, что сверление — призвание лазера, ни у кого не вызывало сомнений.
Здесь у лазера фактически не оказалось достойных конкурентов, особенно когда речь шла о сверлении особо тонких и особо глубоких отверстий, когда отверстия надо сверлить в очень хрупких или очень твердых материалах.

Для резки металлов нужны лазеры мощностью в несколько киловатт.
Требуемую мощность можно снизить, применяя метод газолазерной резки — когда одновременно с лазерным лучом на разрезаемую поверхность направляется сильная струя кислорода. При горении металла в кислородной струе (за счет происходящих в этой струе реакций окисления металла) выделяется значительная энергия; в результате может использоваться лазерное излучение мощностью всего 100-500 Вт. Кроме того, струя кислорода сдувает и уносит из зоны разрезания расплав и продукты сгорания металла.

Первый пример такого рода резки — лазерный раскрой тканей на ткацкой фабрике. Установка включает СО2-лазер мощностью 100 Вт, систему фокусировки и перемещения лазерного луча, ЭВМ, устройство для натяжения и перемещения ткани. В процессе раскроя луч перемещается по поверхности ткани со скоростью 1 м/с. Диаметр сфокусированного светового пятна равен 0,2 мм.
Перемещениями луча и самой ткани управляет ЭВМ. Установка позволяет, например, в течение часа раскроить материал для 50 костюмов. Раскрой выполняется не только быстро, но и весьма точно; при этом края разреза оказываются гладкими и упрочненными. Второй пример — автоматизированное разрезание листов алюминия, стали, титана в авиационной промышленности.
Так, СО2-лазер мощностью 3 кВт разрезает лист титана толщиной 5 мм со скоростью 5 см/с. Применяя кислородную струю, получают примерно тот же результат при мощности излучения 100-300 Вт.

В развитии лазерной сварки выделяют два этапа. Вначале развивалась точечная сварка — на основе импульсных лазеров на рубине и на стекле с неодимом. С появлением мощных СО2-лазе-ров и лазеров на гранате с неодимом, дающих непрерывное излучение или последовательность часто повторяющихся импульсов, стала развиваться шовная сварка.

Примеры точечной лазерной сварки: соединение никелевого контакта с зажимом из никелевого сплава на основании транзистора, приваривание тонких медных проводов друг к другу или к зажимам, взаимное соединение микроэлектронных компонентов. Шовная лазерная сварка непрерывным излучением мощностью около 100 Вт применяется для герметизации корпусов приборов, приваривания наконечников к лопастям газовых турбин и кромок из закаленной стали к полотнам металлорежущих пил и т. д. С помощью киловаттных лазеров производят автоматизированную шовную сварку кузовов автомобилей, корпусов судов, труб газопроводов и т.д. Для сварки деталей из стекла используются лазеры мощностью 100 Вт, для сварки кварца — мощностью до 300 Вт.

Лазерная сварка успешно конкурирует с известными способами сварки, например с электродуговой и сваркой электронным лучом. Она обладает весомыми преимуществами. При лазерной сварке нет контакта со свариваемым образцом, а значит, нет опасности загрязнения его какими-либо примесями. В отличие от электронно-лучевой сварки, для которой нужен вакуум, лазерная сварка производится в обычных условиях. Она позволяет производить быстро и с высокой точностью проплавление локально: в данной точке или вдоль данной линии. Зона, подвергающаяся тепловому воздействию, имеет очень малые размеры. Это важно, в частности, в тех случаях, когда сварка выполняется в непосредственной близости от элементов, чувствительных к нагреву.

В фокусе лазерного луча концентрируется энергия, достаточная для того, чтобы быстро нагреть и испарить биологическую ткань. Перемещая «лазерный скальпель», хирург рассекает ткань. Его работа отличается виртуозностью: вот он почти неуловимым движением руки приблизил конец указки к рассекаемой ткани, а вот приподнял, отодвинул его подальше; указка быстро и равномерно перемещается вдоль линии разреза, и вдруг ее движение слегка замедляется.
Глубина разреза зависит от скорости резания и от степени кровенаполнения ткани. В среднем она составляет 2-3 мм. Часто рассечение тканей выполняют не в один, а в несколько приемов, рассекая как бы послойно. В отличие от обычного скальпеля, лазерный скальпель не только рассекает ткани, но может также сшивать края разреза, иными словами, может производить биологическую сварку.

Рассечение производят сфокусированным излучением (хирург должен держать выходную трубку на таком расстоянии от ткани, чтобы точка, в которой фокусируются лучи, оказалась на поверхности ткани). При мощности излучения
20 Вт и диаметре сфокусированного светового пятна 1 мм достигается интенсивность (плотность мощности) 2,5 кВт/см2. Излучение проникает в ткань на глубину около 50 мкм. Следовательно, объемная плотность мощности, идущая на нагрев ткани, достигает 500 кВт/см3. Для биологических тканей это очень много. Происходит их быстрое разогревание и испарение — налицо эффект рассечения ткани лазерным лучом. Если же луч расфокусировать (для чего достаточно немного отодвинуть конец выходной трубки от поверхности ткани) и тем самым снизить интенсивность, скажем, до 25 Вт/см2, то ткань испаряться не будет, а будет происходить поверхностная коагуляция («заваривание»). Вот этот-то процесс и используют для сшивания разрезанной ткани. Биологическая сварка осуществляется за счет коагуляции жидкости, содержащейся в рассекаемых стенках оперируемого органа и специально выдавливаемой в промежуток между соединяемыми участками ткани.

Лазерный скальпель — удивительный инструмент. У него есть много несомненных достоинств. Одно из них — возможность выполнения не только рассечения, но и сшивания тканей. Рассмотрим другие достоинства.

Лазерный луч делает относительно бескровный разрез, так как одновременно с рассечением ткани коагулирует края раны, «заваривая» встречающиеся на пути разреза кровеносные сосуды. Правда, сосуды должны быть не слишком крупными; крупные сосуды необходимо предварительно перекрыть специальными зажимами. В силу своей прозрачности лазерный луч позволяет хирургу хорошо видеть оперируемый участок. Лезвие обычного скальпеля всегда в какой-то мере загораживает хирургу рабочее поле.
Лазерный луч рассекает ткань как бы на расстоянии, не оказывая на нее механического давления. В отличие от операции обычным скальпелем, хирург в данном случае может не придерживать ткань рукой или инструментом. Лазерный скальпель обеспечивает абсолютную стерильность — ведь с тканью взаимодействует здесь только излучение. Луч лазера действует локально; испарение ткани происходит только в точке фокуса. Прилегающие участки ткани повреждаются при этом значительно меньше, чем при использовании обычного скальпеля. Как показала клиническая практика, рана от лазерного скальпеля относительно быстро заживляется.

До появления лазеров поиски методов лечения отслоения сетчатки привели к следующему. Нужно закрыть разрыв сетчатки, но ведь она находится внутри глаза. Предложили способ, состоящий в том, что до больного места добирались с тыльной стороны глаза. Для чего рассекали веки и вытаскивали глазное яблоко наружу. Оно висело только на нервных волокнах. Затем через внешнюю оболочку осуществляли термокоагуляцню, при помощи которой добивались рубцового сращения краев разрыва с прилегающими тканями. Очевидно, что такая сложная операция требует, во-первых, виртуозного мастерства хирурга и, во-вторых, что также очень важно, решимости больного пойти на такой шаг.

С появлением лазеров были начаты исследования по их использованию для лечения отслоения сетчатки. Эти работы проводились в институте имени Г.
Гельмгольца в Москве и в клинике имени В. П. Филатова в Одессе. Метод лечения был выбран необычный. Для проникновения к больному месту уже не надо производить разрез века и вытаскивать глазное яблоко. Для этого был использован прозрачный хрусталик. Именно через него было предложено проводить операцию. Для технической реализации операции был разработан прибор, называемый офтальмокоагулятор марки ОК-1. Прибор состоит из основания, на котором размещены источники питания и электрическая часть аппаратуры с органами управления. На основании на специальном шланге с помощью гибкого соединения подвешена излучающая головка с рубиновым лазером. На одной оптической оси с лазером располагается система прицеливания, которая позволяет через зрачок тщательно исследовать глазное дно, найти пораженное место и навести на него (прицелить) луч лазера. Для этого служат две рукоятки, находящиеся в руках хирурга. Вспышка обеспечивается нажатием кнопки, расположенной на одной из рукояток.
Выдвигающаяся шторка предохраняет глаза хирурга во время вспышки. Для удобства работы врача-оператора и обслуживающего персонала прибор снабжен световой и звуковой сигнализацией. Энергия импульсов регулируется от 0,02 до 0,1 Дж. Сама техника операции состоит в следующем. Сначала врач с помощью оптического визира исследует глазное дно больного и, определив границы заболевшего участка, рассчитывает необходимое количество вспышек и потребную энергию каждой вспышки. Затем, следуя по границам заболевшего участка, производит их облучение. Вся операция напоминает сварку металла точечным методом.

В печати сообщалось, что для повышения интереса Пентагона к лазерам американские инженеры выполнили следующий эксперимент. Создали лазерную пушку для борьбы с низколетящими объектами. Затем запустили модель беспилотного самолета, который на малой высоте прошел над позицией, где размещалась эта пушка. На глазах наблюдавших была отрезана часть плоскости беспилотного самолета. Самого луча никто не видел, но самолет был сбит. В опубликованных материалах, носящих рекламный характер, ничего не говорится о мощности излучения пушки, о высоте, на которой пролетел самолет, о материале, из которого были сделаны плоскости самолета, а также о покраске крыла самолета. После этого эксперимента, как сообщается, работы по созданию лазерного оружия развернулись с новой силой.

Помимо использования так называемого прямого воздействия лазерного излучения на объекты поражения, высокая направленность лазерного излучения применяется за рубежом и для создания лазерных имитаторов стрельбы и тренажеров. Использование лазеров для тренировки стрелков и наводчиков танковых пушек обосновывают тем, что лазер, имея малую расходимость пучка, повышает реальность имитации попадания в цель, обеспечивает «безопасность» стрельбы, дает возможность проводить тренировки в любое время суток и года.
В сообщении делают вывод, что лазерные имитаторы, которыми предполагают оснастить танковые подразделения, позволят разыгрывать танковые бои в условиях, максимально приближенных к боевым.

Заключение.

За последнее время в России и за рубежом были проведены обширные исследования в области квантовой электроники, созданы разнообразные лазеры, а так же приборы, основанные на их использовании. Лазеры применяются в локации и связи, в космосе и на земле, в медицине и строительстве, в вычислительной технике и строительстве. Становление и развитие голографии также немыслимо без лазеров.

Нам, молодому поколению, нужно знать об этом интересном приборе, переделывающем мир, как можно больше, и быть готовым к его использованию в учебной, научной и военной деятельности.

Если интенсивность излучения лазера сравнить с интенсивностью излучения абсолютно чёрного тела в том же спектральном и угловом интервалах, то получаются фантастически большие температуры, в миллиарды и более раз превышающие реально достижимые температуры тепловых источников света. Кроме того, малая расходимость излучения позволяет с помощью обычных оптических систем концентрировать световую энергию в ничтожно малых объёмах, создавая громадные плотности энергии. Когерентность и направленность излучения открывают принципиально новые возможности использования световых пучков там, где нелазерные источники света неприменимы.

Направленность лазерного излучения во многом определяется тем, что в открытом резонаторе могут возбуждаться только такие волны, которые направлены по оси резонатора или под очень малыми углами к ней. При высокой степени пространственной когерентности угол расходимости лазерного луча может быть сделан близким к пределу, определяемому дифракцией. Типичные значения составляют: для газовых лазеров (0,5-5)x10^-3 радиан, у твердотельных (2-20)x10^-3 радиан, у полупроводниковых (5-50)x10^-2 радиан.

Излучение теплового источника, кроме того, немонохроматично, оно заполняет широкий интервал длин волн. Например, спектр излучения Солнца захватывает ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный диапазоны длин волн. Для повышения монохроматичности излучения применяют монохроматоры, позволяющие выделить из сплошного спектра сравнительно узкую область, или используют газоразрядные источники света низкого давления, дающие дискретные атомные или молекулярные узкие спектральные линии. Интенсивность излучения в спектральных линиях, однако, не может превышать интенсивности излучения абсолютно чёрного тела, температура которого равна температуре возбуждения атомов и молекул. Таким образом, в обоих случаях монохроматизация излучения достигается ценой громадных потерь энергии. Чем уже спектральная линия, тем меньше излучаемая энергия.

Принципиальным отличием лазеров от всех других источников света, представляющих собой по сути дела источники оптического шума, является высокая степень когерентности лазерного излучения. С созданием лазеров в оптическом диапазоне появились источники излучения, аналогичные привычным в радиодиапазоне генераторам когерентных сигналов, способные успешно использоваться для целей связи и передачи информации, а по многим своим свойствам — направленности излучения, полосе передаваемых частот, низкому уровню шумов, концентрации энергии во времени и т.д. — превосходящие классические устройства радиодиапазона.

В случае лазера, работающего в многомодовом режиме, монохроматичность связана с числом генерируемых мод и может составлять несколько гигагерц. В импульсном режиме работы минимальная ширина линии ограничена величиной, обратной длительности импульса.

Высокая степень монохроматичности лазерного излучения определяет высокую спектральную плотность энергии — высокую степень концентрации световой энергии в очень малом спектральном интервале. Высокая монохроматичность облегчает фокусировку лазерного излучения, поскольку при этом хроматическая аберрация линзы становится несущественной. Когерентность. Лазеры обладают чрезвычайно высокой по сравнению с другими источниками света степенью когерентности излучения, временной и пространственной.

В настоящее время лазеры перекрывают диапазон от ультрафиолета до субмиллиметровых волн, достигнуты первые успехи в создании рентгеновских лазеров, созданы перестраиваемые по частоте лазеры.

Благодаря высокой направленности лазерные источники света обладают очень высокой яркостью, из-за чего на мишени можно получить очень большую интенсивность света. Так, гелий-неоновый лазер с мощностью всего 10 мВт и расходимостью излучения 3×10^-4 радиан при площади пучка 0,1 см² имеет яркость 10⁶ Вт/(см²*стерадиан), что во много раз превышает яркость Солнца (130 Вт/(см² стерадиан)).

Перечисленные выше свойства делают лазеры уникальными источниками света и определяют возможность их многочисленных применений.

Отдельное место занимают т. н. квантовые усилители — лазеры, состоящие из активной среды и системы накачки, но без резонатора. Усилитель ставится на выходе лазера; его импульс вызывает индуцированную генерацию в активной среде усилителя, приводящее в росту энергии излучения.

Первыми были созданы твердотельные лазеры (рубиновые). Активное вещество — рубин — представляет собой окись алюминия, в которой часть атомов алюминия замещена атомами хрома (Al₂O₃•CrO₃).

Принцип работы рубинового лазера заключается в следующем: излучение ксеноновой лампы накачки переводит атомы хрома в возбужденное состояние. Обратный переход происходит самостоятельно и сопровождается излучением фотонов, причем этот процесс носит лавинообразный характер. На резонаторе происходит накопление фотонов в активном веществе, которые, достигнув критического уровня, испускаются в виде монохроматического излучения высокой интенсивности.

Широко используются лазеры на на алюмо—иттриевом гранате (Y₃Al₅O₁₂), на стеклах с примесью ионов неодима (Nd₃+), тербия (Tb₃+), иттербия (Yb₃+) и др. Вынужденное излучение различных частот дают более 250 кристаллов и около 20 стекол. Для их накачки используют лампы—вспышки. Твердотельные лазеры работают как правило в импульсном режиме с частотой повторения импульсов от долей герца до десятков мегагерц. Энергия отдельного импульса достигает нескольких джоулей.

Наибольшее распространение в настоящее время получили газовые лазеры. Они способны генерировать излучения больших интенсивностей как в импульсном, так и в непрерывном режимах работы, обладают высокими спектральной частотой и степенью когерентности. Эти лазеры наиболее перспективны для целей локации и связи.

Источником вынужденного излучения в газах служат возбужденные нейтральные атомы, молекулы или слабоионизованная тлеющим электрическим разрядом плазма. Число возникающих в столбе разряда электрон—ионных пар в точности компенсирует потери заряженных частиц на стенках газоразрядной трубки. Поэтому количество возбужденных атомов постоянно, а их излучение как правило непрерывно. Поскольку газовая среда весьма однородна, световой луч в ней рассеивается слабо и на выходе расходится очень мало. Мощность излучения газовых лазеров в зависимости от типа и конструкции может составлять от милливатт до десятков киловатт. Семейство газовых лазеров наиболее многочисленно.

Активной средой полупроводниковых лазеров служат полупроводниковые кристаллы (GaAs, InSb, PlS и др.). В отличии от всех других активных сред, уровни энергии в которых дискретны и поэтому генерируют монохроматичное излучение, полупроводники имеют довольно широкие энергетические зоны; их излучение происходит в широком диапазоне длин волн и обладает малой когерентностью. В активной среде движутся либо избыточные электроны ( n-проводимость, от англ. negativ — отрицательный) либо дырки, их нехватка ( p-проводимость, от positiv — положительный). При их рекомбинации в слое p- n-перехода энергия электрического тока непосредственно преобразуется в излучение. Накачка производится электрическим током, пучками быстрых электронов, световым потоком.

В полупроводниках удаётся получить очень большие коэффициенты усиления ~ 10²-10³ см^-1, поэтому размеры полупроводникового лазера могут быть сделаны очень малыми — порядка долей мм. лазеры на полупроводниках позволяют почти полностью перекрыть видимый и ближний инфракрасный диапазоны. Полупроводниковые инжекционные лазеры характеризуются очень высоким кпд преобразования электрической энергии в когерентное излучение (близким к 100%) и могут работать в непрерывном режиме. При температуре жидкого гелия достигается мощность ~ 10 вт, при температуре жидкого азота 4-5 вт. Особенно перспективные инжекционные Л. на гетеропереходах, которые работают в непрерывном режиме при комнатной температуре, создавая мощность ~5×10^-2 Вт при КПД до 25%.

Существует также множество других типов лазеров, используемых реже: на свободных электронах, на нейтральных атомах, ионные, молекулярные, газодинамические, на парах металлов.