Створення бази даних оптичних лазерів

Другий вид лазерної технології заснований на застосуванні лазерів з великою середньою потужністю: від 1 кВт і вище. Потужні лазери використовують у таких енергоємних технологічних процесах, як різка і зварювання товстих сталевих листів, поверхневе загартування, наплавлення і легування великогабаритних деталей, очищення будинків від поверхонь забруднень, різка мармуру, граніту, розкрій тканин, шкіри та інших матеріалів. При лазерної зварюванні металів досягається висока якість шва і не потрібно застосування вакуумних камер, як при електроннопроменевої зварюванні, а це дуже важливо в конвеєрному виробництві.

Потужна лазерна технологія знайшла застосування в машинобудуванні, автомобільній промисловості, промисловості будівельних матеріалів. Вона дозволяє не тільки підвищити якість обробки матеріалів, а й поліпшити техніко-економічні показники виробничих процесів. Так, швидкість лазерного зварювання сталевих листів товщиною 14 мКм досягає 100м / год при витраті електроенергії 10 кВт / год

 

 

Лазерне випромінювання – є свічення об'єктів при нормальних температурах. Але в звичайних умовах більшість атомів знаходяться в нижчому енергетичному стані. Тому при низьких температурах речовини не світяться. При проходженні електромагнітної хвилі крізь речовину її енергія поглинається. За рахунок поглиненої енергії хвилі частина атомів порушується, тобто переходить у вищий енергетичний стан.

При цьому від світлового пучка віднімається деяка енергія: hv = E 2-E 1, де hv – величина, що відповідає кількості витраченої енергії,

E 2 – енергія вищого енергетичного рівня,

E 1 – енергія нижчого енергетичного рівня.

Тепер уявімо, що яким-небудь способом ми порушили більшу частину атомів середовища. Тоді при проходженні через речовину електромагнітної хвилі з частотою,

 ,

де v – частота хвилі,

Е 2 – Е 1 – різниця енергій вищого і нижчого рівнів,

h – довжина хвилі.

ця хвиля буде не послаблюватися, а навпаки, посилюватись за рахунок індукованого випромінювання. Під її впливом атоми узгоджено переходять у нижчі енергетичні стани, випромінюючи хвилі, що збігаються за частотою і фазою з падаючою хвилею.

 

 

Лазери є унікальними джерелами світла. Їх унікальність визначають властивості, якими не володіють звичайні джерела світла. На противагу, наприклад, звичайної електричної лампочки, електромагнітні хвилі, що зароджуються в різних частинах оптичного квантового генератора, віддалених один від одного на відстані макроскопічні, виявляються когерентні між собою. Це означає, що всі коливання в різних частинах лазера відбуваються узгоджено. Щоб розібрати поняття когерентності в деталях, потрібно згадати поняття інтерференції. Інтерференція – це взаємодія хвиль, при якому відбувається складання амплітуд цих хвиль. Якщо вдається відобразити процес цієї взаємодії, то можна побачити так звану інтерференційну картину (вона виглядає як чергування темних і світлих ділянок).

Інтерференційну картину здійснити досить важко, тому що звичайно джерела досліджуваних хвиль породжують хвилі неузгоджено, і самі хвилі при цьому будуть гасити один одного. У цьому випадку інтерференційна картина буде надзвичайно розмита або ж не буде видно зовсім. Отже, вирішення проблеми отримання інтерференційної картини лежить у використанні двох залежних і узгоджених джерел хвиль. Хвилі від узгоджених джерел випромінюють таким чином, що різниця ходу хвиль буде дорівнювати цілому числу довжин хвиль. Якщо ця умова виконується, то амплітуди хвиль накладаються один на одного і відбувається інтерференція хвиль. Тоді джерела хвиль можна назвати когерентними. [7]

Когерентність хвиль, і джерел цих хвиль можна визначити математично. Нехай Е 1 – напруженість електричного поля, що створюється перший пучком світла, Е 2 – другим. Припустимо, що пучки перетинаються в деякій точці простору А. Тоді згідно з принципом суперпозиції напруженість поля в точці А дорівнює:

Е = Е 1 + Е 2

Так як в явищах інтерференції і дифракції оперують відносними значеннями величин, то подальші операції будемо виробляти з величиною – інтенсивність світла, яка позначена за I і дорівнює

I = E 2.

Змінюючи величину I на певну раніше величину Е, отримуємо

I = I 1 + I 2 + I 12,

де I 1 – інтенсивність світла першого пучка,

I 2 – інтенсивність світла другого пучка.

Останній доданок I 12 враховує взаємодію пучків світла і називається інтерференційних членом. Це складова одно:

I 12 = 2 (E 1 * E 2).

Якщо взяти незалежні джерела світла, наприклад, дві електричні лампочки, то повсякденний досвід показує, що I = I 1 + I 2, тобто результуюча інтенсивність дорівнює сумі інтенсивностей накладаються пучків, а тому інтерференційний член звертається в нуль. Тоді кажуть, що пучки некогерентних між собою, отже некогерентних і джерела світла. Однак, якщо накладаються пучки залежні, то інтерференційний член не звертається в нуль, а тому I ¹ I 1 + I 2. У цьому випадку в одних точках простору результуюча інтенсивність I більше, в інших – менше інтенсивностей I 1 і I 2. Тоді й відбувається інтерференція хвиль, а значить джерела світла виявляються когерентними між собою.

З поняттям когерентності також пов'язане поняття просторової когерентності. Два джерела електромагнітних хвиль,