Лазер

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.