Июнь 18th, 2008 
nikitas 
Через 3 недели после заказа мне пришел мой красный лазер от DealExtreme. Порадовало то что доставка оказалась бесплатной. Но упаковка оказалась фиговой! Для иностранной посылки я ожидал от китайцев высшего качества упаковки, но получилось как всегда — лазер пришел в конверте!
Свойства лазерного излучения
По сравнению с другими источниками света лазер обладает рядом уникальных свойств, связанных с когерентностью и высокой направленностью его излучения. Излучение «нелазерных» источников света не имеет этих особенностей. Мощность, излучаемая нагретым телом, определяется его температурой Т. Наибольшее возможное значение потока излучения, достигаемое для абсолютно чёрного тела, W = 5,7×10-12xT4 вт/см2. Мощность излучения быстро растет с увеличением Т и для высоких Т достигает весьма больших величин. Так, каждый 1 см2 поверхности Солнца (Т = 5800 К) излучает мощность W = 6,4×103 вт. Однако излучение теплового источника распространяется по всем направлениям от источника. Формирование направленного пучка от такого источника, осуществляемое с помощью системы диафрагм или оптических систем, состоящих из линз и зеркал, всегда сопровождается потерей энергии. Никакая оптическая система не позволяет получить на поверхности освещаемого объекта мощность излучения большую, чем в самом источнике света.
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.
Типы лазеров
По типу активного вещества все лазеры делятся на твердотельные (в качестве активного вещества используются стекло, активированное неодимом, гранат, рубин); полупроводниковые; газовые (гелий, неон, аргон, углекислый газ, водород и фтор, смеси газов) и жидкостные (активное вещество представлено растворами органических и неорганических веществ).
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.
История лазера
Лазеры это достаточно старая штука. Их изобретение аж предсказал Алексей Толстой. Но и он не был первым. Еще до написания им знаменитого романа «Гиперболоид инженера Гарина», в 1916 году Альберт Энштейн предрек возможность индуцирования внешним электромагнитным полем излучения атомов. Read more »
Опыт создания лазера из DVD-RW привода Артёмом Калининым
Наверно у всех еще с детства была мечта иметь свой собственный мощный лазер, способный прожигать стальные листы, теперь мы можем на шаг приблизиться к мечте! листы стали резать не будет, а вот пакеты, бумагу, пластмассу легко!