Глава четвертая ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ
Прежде всего следует отметить, что исследования взаимодействия лазерного
излучения с веществом представляют исключительно большой научный интерес.
Лазеры находят широкое применение в современных физических, химических и
биологических исследованиях, имеющих фундаментальный характер.
Ярким примером могут служить исследования в области нелинейной оптики.
Как уже отмечалось, лазерное излучение, обладающее достаточно высокой
мощностью, может обратимо изменять физические характеристики вещества, что
приводит к различ- , иым нелинейно-оптическим явлениям.
Лазер дает возможность осуществлять сильную концентрацию световой
мощности в пределах весьма узких частотных интервалов: при этом возможна
также плавная перестройка частоты. Поэтому лазеры широко применяются для
получения и исследования оптических спектров веществ. Лазерная
спектроскопия отличается исключительно высокой степенью точности (высоким
разрешением). Лазеры позволяют также осуществлять избирательное возбуждение
тех или иных состояний атомов и молекул, избирательный разрыв определенных
химических связей. В результате оказывается возможным инициирование
конкретных химических реакций, управление развитием этих реакций,
исследование их кинетики.
Пикосекундные лазерные импульсы дали начало исследованиям целого ряда
быстропротекающих процессов в веществе и, в частности, в биологических
структурах. Отметим, например, фундаментальные исследования процессов
фотосинтеза. Эти процессы весьма сложны и, к тому же, протекают крайне
быстро — в пикосекундной временной шкале. Использование сверхкоротких
световых импульсов дает уникальную возможность проследить за развитием
подобных процессов и даже моделировать отдельные их звенья.
Роль лазеров в фундаментальных научных исследованиях исключительно велика.
Более подробная беседа на эту тему потребовала бы, однако, рассмотрения
ряда специальных вопросов, а также соответствующей подготовки читателя.
Поэтому, говоря ниже о применениях лазеров, сосредоточим внимание лишь на
чисто практических применениях и, в частности, промышленных применениях.
При обсуждении практических применений лазеров обычно выделяют два
направления. Первое направление связывают с применениями, в которых
лазерное излучение (как правило, достаточно высокой мощности) используется
для целенаправленного воздействия на вещество. Сюда относят лазерную
обработку материалов (например, сварку, термообработку, резку, пробивание
отверстий), лазерное разделение изотопов, применения лазеров в медицине и
т. д. Второе направление связывают с так называемыми информативными
применениями лазеров — для передачи и обработки информации, для
осуществления контроля и измерений.
Рассмотрим наиболее важные практические применения лазеров. При этом
везде будем обращать основное внимание не столько на конкретные технические
устройства и системы, сколько на принципиальные вопросы, связанные с тем
или иным применением лазеров и лазерных систем.
|
