Вікіпедыя

Лазер: Розніца паміж версіямі

Інтэрактыўны прагляд гісторыі
[недагледжаная версія][недагледжаная версія]
Наступная праўка →
Змесціва выдалена Змесціва дададзена
ВізуальнаВікіразметка
Artificial123 (размовы | уклад)
35 631 праўка
Новая старонка: '300px|міні|справа|Лазер (лабараторыя [[NASA).]] Файл:RGB laser.jpg|300px|міні|справа|Лазер ([...'
 
Artificial123 (размовы | уклад)
35 631 праўка
Радок 158:
 
Кожная з іх забяспечвае для працы лазера выкананне сваіх пэўных функцый.
 
=== Актыўнае асяроддзе ===
 
У цяперашні час у якасці працоўнага асяроддзя лазера выкарыстоўваюцца розныя [[агрэгатныя станы]] рэчыва: [[Цвёрдае цела|цвёрдае]], [[Вадкасць|вадкае]], [[газ]]ападобнае, [[плазма]]<ref name="ruby_laser">Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 2-е. — М.: Наука, 1985. — Т. IV. Оптика. — С. 714-721. — 735 с.</ref>. У звычайным стане лік атамаў, якія знаходзяцца на узбуджаных энергетычных узроўнях, вызначаецца [[размеркаваннемБольцмана|размеркаваннем Больцмана]]<ref name="sivuhin_principles">Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 2-е. — М.: Наука, 1985. — Т. IV. Оптика. — С. 703-714. — 735 с.</ref>:
 
<center><math>~N=N_0 \exp (-E/kT),</math></center>
 
тут ''N'' — колькасць [[атам]]аў, якія знаходзяцца ва ўзбуджаным стане з энергіяй ''E'', ''N''<sub>0</sub> — лік атамаў, якія знаходзяцца ў асноўным стане, ''k'' — [[пастаянная Больцмана]], ''T'' — тэмпература асяроддзя. Іншымі словамі, такіх атамаў, якія знаходзяцца ва ўзбуджаным стане, менш, чым у асноўным, таму [[імавернасць]] таго, што [[фатон]], які распаўсюджваецца па асяроддзі, выкліча вымушанае выпраменьванне таксама малая ў параўнанні з імавернасцю яго паглынання. Таму [[электрамагнітная хваля]], праходзячы па [[Рэчыва|рэчыву]], расходуе сваю [[Энергія|энергію]] на ўзбуджэнне атамаў. [[Інтэнсіўнасць, фізіка|Інтэнсіўнасць]] выпраменьвання пры гэтым падае па [[Закон Бугера — Ламберта — Бера|закону Бугера]]<ref name="krugosvet" />:
 
<center><math>~I_l=I_0 \exp (-a_1l),</math></center>
 
тут ''I''<sub>0</sub> — пачатковая інтэнсіўнасць, ''I''<sub>l</sub> — інтэнсіўнасць выпраменьвання, які прайшоў адлегласць ''l'' ў рэчыве, ''a''<sub>1</sub> — [[паказчык паглынання]] рэчыва. Паколькі залежнасць [[экспаненцыяльная функцыя|экспаненцыяльная]], выпраменьванне вельмі хутка паглынаецца.
 
У тым выпадку, калі лік узбуджаных атамаў больш, чым неўзбуджаных (гэта значыць у стане інверсіі насельніцтва), сітуацыя прама процілеглая. Акты вымушанага выпраменьвання пераважаюць над паглынаннем, і выпраменьванне ўзмацняецца па закону<ref name="krugosvet" />:
 
<center><math>~I_l=I_0 \exp (a_2l),</math></center>
 
дзе ''a''<sub>2</sub> — каэфіцыент квантавага ўзмацнення. У рэальных лазерах ўзмацненне адбываецца да таго часу, пакуль велічыня энергіі, якая паступае за кошт вымушанага выпраменьвання энергіі, не стане роўнай велічыні энергіі, якая губляецца ў рэзанатары<ref name="physical_dictionary">{{артыкул
| аўтар = М. Е. Жаботинский
| загаловак = Лазер (оптический квантовый генератор)
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физический энциклопедический словарь
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1984
| старонкі = 337-340
}}</ref>. Гэтыя страты звязаныя з [[насычэнне]]м метастабільнага ўзроўню працоўнага рэчыва, пасля чаго энергія накачкі ідзе толькі на яго разагрэў, а таксама з наяўнасцю мноства іншых фактараў (рассейванне на неаднастайнасць асяроддзя, паглынанне [[прымешка, хімія|прымешкамі]], неідэальнасць люстэркаў, карыснае і непажаданае выпраменьванне ў навакольнае асяроддзе і інш.)<ref name="krugosvet" />.
 
=== Сістэма накачкі ===
 
Для стварэння інверсны населенасці асяроддзя лазера выкарыстоўваюцца розныя механізмы. У цвердацельных лазерах яна ажыццяўляецца за кошт апраменьвання магутнымі [[газаразрадная лямпа|газаразраднымі лямпамі-ўспышкамі]], сфакусаваным [[Сонца|сонечным]] выпраменьваннем (так званняў аптычная накачка) і выпраменьваннем іншых лазераў (у прыватнасці, [[паўправаднік]]овых)<ref name="small_encyclopaedia" /><ref name="solid-state_laser">{{артыкул
| аўтар = И. А. Щербаков
| загаловак = Твердотельный лазер
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3985.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 5
}}</ref>. Пры гэтым магчыма праца толькі Ў імпульсным рэжыме, паколькі патрабуюцца вельмі вялікія [[шчыльнасць энергіі|шчыльнасці энергіі]] накачкі, якія выклікаюць скачок пры працяглым уздзеянні моцны разагрэў і разбурэнне стрыжня працоўнага рэчыва<ref>{{артыкул
| аўтар = А. В. Францессон
| загаловак = Накачка
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2395.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 3
}}</ref>. У газавых і вадкасных лазерах (гл. [[гелій-неонавы лазер]], [[лазер на фарбавальніках]]) выкарыстоўваецца накачка электрычным разрадам. Такія лазеры працуюць у бесперапынным рэжыме. Накачка хімічных лазераў адбываецца з дапамогай праходжання ў іх актыўным асяроддзі [[Хімічная рэакцыя|хімічных рэакцый]]. Пры гэтым інверсія насельніцтва ўзнікае альбо непасрэдна ў прадуктаў рэакцыі, альбо ў адмыслова уведзеных прымешак з падыходнай структурай энергетычных узроўняў. Накачка паўправадніковых лазераў адбываецца пад дзеяннем моцнага прамога [[Электрычны ток|току]] праз [[p-n пераход]], а таксама пучком [[электрон]]аў. Існуюць і іншыя метады накачкі (газадынамічныя, якія складаюцца ў рэзкім ахалоджванні папярэдне нагрэтых газаў; [[фотадысацыяцыя]], прыватны выпадак хімічнай накачкі і інш.)<ref name="physical_dictionary" />.
 
[[Файл:Lasers pumping.jpg|275px|міні|злева|На малюнку: а — трохузроўневая і б — чатырохузроўневая схемы накачкі актыўнага асяроддзя лазера.]]
 
Класічная трохузроўневая сістэма накачкі рабочага асяроддзя выкарыстоўваецца, напрыклад, у [[рубін]]авым лазеры. Рубін прадстаўляе сабой [[крышталь]] [[карунд]]у Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, легаваны невялікай колькасцю [[іён]]аў хрому Cr<sup>3+</sup>, якія і з'яўляюцца крыніцай лазернага выпраменьвання. З-за ўплыву электрычнага поля крышталічнай рашоткі карунду знешні энергетычны ўзровень хрому E<sub>2</sub> расшчэплены (гл. [[эфект Штарка]]). Іменна гэта робіць магчымым выкарыстанне немонахраматычнага выпраменьвання ў якасці накачкі<ref name="small_encyclopaedia" />. Пры гэтым [[атам]] пераходзіць з асноўнага стану з [[энергія]]й ''E''<sub>0</sub> ў узбуджаны з энергіяй каля ''E''<sub>2</sub>. У гэтым стане атам можа знаходзіцца параўнальна нядоўга (парадку 10<sup>−8</sup> с), амаль адразу адбываецца пераход без выпраменьвання на ўзровень ''E''<sub>1</sub>, на якім атам можа знаходзіцца значна даўжэй (да 10<sup>−3</sup> с), гэта так званы метастабільны ўзровень. Узнікае магчымасць ажыццяўлення індукаванага выпраменьвання пад уздзеяннем іншых выпадковых [[фатон]]аў. Як толькі атамаў, якія знаходзяцца ў метастабільным стане становіцца больш, чым у асноўным, пачынаецца працэс генерацыі<ref name="physical_dictionary" /><ref>{{cite web
| author = François Balembois et Sébastien Forget
| url = http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_08.html
| title = Laser : Fundamentals // Spectroscopic systems used to create a laser
| publisher = Prn1.univ-lemans.fr
| accessdate = 2009-07-28
| lang = en
| deadlink = 404
}}</ref>.
 
Варта адзначыць, што стварыць інверсію населенасцей атамаў хрому Cr з дапамогай накачкі непасрэдна з узроўню ''E''<sub>0</sub> на ўзровень ''E''<sub>1</sub> нельга. Гэта звязана з тым, што калі паглынанне і вымушанае выпраменьванне адбываюцца паміж двума ўзроўнямі, то абодва гэтыя працэсы працякаюць з аднолькавай хуткасцю. Таму ў дадзеным выпадку накачка можа толькі зраўнаваць населенасці двух узроўняў, чаго недастаткова для ўзнікнення генерацыі<ref name="small_encyclopaedia" />.
 
У некаторых лазерах, напрыклад у [[неадым]]авым, генерацыя выпраменьвання ў якім адбываецца на іёнах неадыму Nd<sup>3+</sup>, выкарыстоўваецца чатырохузроўневая схема накачкі. Тут паміж метастабільным ''E''<sub>2</sub> і асноўным узроўнем ''E''<sub>0</sub> маецца прамежкавы — працоўны ўзровень ''E''<sub>1</sub>. Вымушанае выпраменьванне адбываецца пры пераходзе атама паміж ўзроўнямі ''E''<sub>2</sub> і ''E''<sub>1</sub>. Перавага гэтай схемы складаецца ў тым, што ў дадзеным выпадку лёгка выканаць умову інверснай населенасці, так як час жыцця верхняга працоўнага ўзроўню (''E''<sub>2</sub>) на некалькі парадкаў больш часу жыцця ніжняга ўзроўню (''E''<sub>1</sub>). Гэта значна зніжае патрабаванні да крыніцы накачкі<ref name="physical_dictionary" />. Акрамя таго, падобная схема дазваляе ствараць магутныя лазеры, якія працуюць у бесперапынным рэжыме, што вельмі важна для некаторых ужыванняў<ref name="ruby_laser" />. Аднак падобныя лазеры валодаюць істотным недахопам ў выглядзе нізкага квантавага ККД, які вызначаецца як стаўленне энергіі выпраменьвання фатона да энергіі паглынутага фатона накачкі (η<sub>квантавое</sub> = hν<sub>выпраменьвання</sub>/hν<sub>накачкі</sub>)
 
=== Аптычны рэзанатар ===
 
[[Файл:Oscillators spectrum.jpg|275px|міні|злева|У шырыню спектральнай лініі, намаляванай на малюнку зялёным колерам, укладваецца тры уласных частоты рэзанатара. У гэтым выпадку выпраменьванне, што генеруецца лазерам, будзе трохмодавым. Для фіялетавай лініі выпраменьванне будзе чыста монахраматычным.]]
 
Люстэркі лазера не толькі забяспечваюць існаванне станоўчай зваротнай сувязі, але і працуюць як рэзанатар, падтрымліваючы адны моды, генерыруюцца лазерам, якія адпавядаюць [[Хваля стаячая|стаячым хвалях]] дадзенага рэзанатара<ref>{{кніга
|аўтар = Сивухин Д. В.
|загаловак = Общий курс физики. Электричество
|месца = М.
|выдавецтва = Наука
|год = 1985
|том = 3
|старонкі = 624-627
|старонак = 713
}}</ref>, і душачы іншыя<ref name="sivuhin_principles" />. Калі на [[аптычная даўжыня шляху|аптычнай даўжыні]] ''L'' рэзанатара ўкладваецца цэлы лік паўхваль ''n'':
 
<center><math>~2L = n \lambda,</math></center>
 
то такія хвалі, праходзячы па рэзанатар, не змяняюць сваёй фазы і з прычыны [[інтэрферэнцыя святла|інтэрферэнцыі]] ўзмацняюць адзін аднаго. Усе астатнія, блізка размешчаныя хвалі, паступова гасяць адна адну. Такім чынам спектр уласных частот аптычнага рэзанатара вызначаецца суадносінамі:
 
<center><math>\nu_n = \frac{c}{2L} n,</math></center>
 
тут ''c'' — [[хуткасць святла]] ў вакууме. Інтэрвалы паміж суседнімі частотамі рэзанатара аднолькавыя і роўныя:
 
<center><math>\vartriangle \nu_r = \frac{c}{2L}.</math></center>
 
Лініі ў спектры выпраменьвання ў сілу розных прычын ([[доплераўскае зрушэнне|доплераўскае пашырэнне]], знешнія [[Электрычнае поле|электрычныя]] і [[Магнітнае поле|магнітнае палі]], [[Квантавая механіка|квантавамеханічныя эфекты]] і інш.) заўсёды маюць пэўную шырыню <math>\vartriangle \nu_l</math>. Таму могуць узнікаць сітуацыі, калі на шырыню [[спектральная лінія|спектральнай лініі]] ўкладваецца некалькі ўласных частот рэзанатара. У гэтым выпадку выпраменьванне лазера будзе шматмодавым<ref>{{cite web
| author = François Balembois et Sébastien Forget
| url = http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_11.html
| title = Laser : Fundamentals // Operating conditions for the cavity
| publisher = Prn1.univ-lemans.fr
| accessdate = 2009-07-31
| lang = en
| deadlink = 404
}}</ref>. Сінхранізацыя гэтых мод дазваляе дамагчыся таго, каб выпраменьванне прадстаўляла сабой паслядоўнасць кароткіх і магутных імпульсаў. Калі ж <math>\vartriangle \nu_l < \vartriangle \nu_r</math>, то ў выпраменьванні лазера будзе прысутнічаць толькі адна [[частата]], у дадзеным выпадку рэзанансныя ўласцівасці сістэмы люстэркаў слаба выяўлены на фоне рэзанансных уласцівасцяў спектральнай лініі<ref name="physical_encyclopaedia" />.
 
Пры больш строгім разліку неабходна ўлічваць, што ўзмацняюцца хвалі, якія распаўсюджваюцца не толькі паралельна аптычнай восі рэзанатара, але і пад малым вуглом <math>\varphi</math> да яе. Ўмова ўзмацнення тады прымае выгляд<ref name="sivuhin_principles" />:
 
<center><math>~2L \cos \varphi = n \lambda.</math></center>
 
Гэта прыводзіць да таго, што [[Інтэнсіўнасць, фізіка|інтэнсіўнасць]] пучка прамянёў лазера розная ў розных кропках [[Плоскасць|плоскасці]], перпендыкулярнай гэтаму пучку. Тут назіраецца сістэма светлых плям , падзеленых цёмнымі вузлавымі лініямі. Для ліквідацыі гэтых непажаданых эфектаў выкарыстоўваюць розныя [[дыяфрагма, оптыка|дыяфрагмы]], ніткі, што рассейваюць, а таксама ўжываюць розныя схемы аптычных рэзанатараў<ref>{{артыкул
| аўтар = В. П. Быков
| загаловак = Оптический резонатор
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2643.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 3
}}</ref>.
 
== Класіфікацыя лазераў ==
 
* [[Цвёрдацельны лазер|Цвёрдацельныя лазеры]] на [[Люмінесцэнцыя|люмінесцуючых]] [[Цвёрдае цела|цвёрдых асяроддзях]] (дыэлектрычныя крышталі і шкла). У якасці актыватараў звычайна выкарыстоўваюцца [[іён]]ы [[Рэдказямельныя элементы|рэдказямельных элементаў]] або іёны групы [[жалеза]] Fe. Накачка аптычная і ад [[лазерны дыёд|паўправадніковых лазераў]], ажыццяўляецца па трох- ці чатырохузроўневай схеме. Сучасныя цвёрдацельныя лазеры здольныя працаваць у імпульсным , бесперапынным і квазінепарыўным рэжымах<ref name="solid-state_laser" />.
* [[Паўправадніковы лазер|Паўправадніковыя лазеры]]. Фармальна таксама з'яўляюцца цвёрдацельнымі, але традыцыйна вылучаюцца ў асобную групу, паколькі маюць іншы механізм накачкі (інжэкцыя залішніх носьбітаў зарада праз [[p-n пераход]] або гетэрапераход, электрычны прабой у моцным поле, бамбаванне хуткімі электронамі), а квантавыя пераходы адбываюцца паміж дазволенымі энергетычнымі зонамі, а не паміж дыскрэтнымі ўзроўнямі энергіі. Паўправадніковыя лазеры — найбольш ужывальныя ў побыце выгляд лазераў<ref>{{артыкул
| аўтар = Елисеев П. Г.
| загаловак = Полупроводниковый лазер
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2979.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 4
}}</ref>. Акрамя гэтага ўжываюцца ў [[Спектраскапія|спектраскапіі]], у сістэмах накачкі іншых лазераў, а таксама ў [[Медыцына|медыцыне]] (гл. [[фотадынамічная тэрапія]]).
* [[Лазер на фарбавальніках|Лазеры на фарбавальніках]]. Тып лазераў, які выкарыстоўвае ў якасці актыўнага асяроддзя [[раствор]] флюарэсцуючых з утварэннем шырокіх [[спектр]]аў арганічных фарбавальнікаў. Лазерныя пераходы ажыццяўляюцца паміж рознымі вагальны падузроўнямі першага ўзбуджанага і асноўнага сінглетных электронных станаў. Накачка аптычная, могуць працаваць у бесперапынным і імпульсным рэжымах. Асноўнай асаблівасцю з'яўляецца магчымасць перабудовы даўжыні хвалі выпраменьвання ў шырокім дыяпазоне. Прымяняюцца ў спектраскапічных даследаваннях<ref>{{артыкул
| аўтар = А. Н. Рубинов
| загаловак = Лазеры на красителях
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1905.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| место = М.
| издательство = [[Советская энциклопедия|«Советская энциклопедия»]]
| год = 1988
| том = 2
}}</ref>.
* [[Газавы лазер|Газавыя лазеры]] — лазеры, актыўным асяроддзем якіх з'яўляецца сумесь [[газ]]аў і [[пар]]оў. Адрозніваюцца высокай магутнасцю, монахраматычнасцю, а таксама вузкай скіраванасцю выпраменьвання. Працуюць у бесперапынным і імпульсным рэжымах. У залежнасці ад сістэмы накачкі газавыя лазеры падзяляюць на газаразрадныя лазеры, газавыя лазеры з аптычнай узрушанасцю і узбуджэннем зараджанымі часціцамі (напрыклад, лазеры з ядзернай накачкі<ref>{{артыкул
| аўтар = С. И. Яковленко
| загаловак = Лазер с ядерной накачкой
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1893.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 2
}}</ref>, у пачатку 80-х праводзіліся выпрабаванні сістэм супрацьракетнай абароны на іх аснове<ref>{{cite journal
|first=Jeff
|last=Hecht
|title=The history of the x-ray laser
|journal=Optics and Photonics News
|volume=19
|issue=5
|month=May
|year=2008
|publisher=Optical Society of America
|pages=26–33}} {{en icon}}</ref>, аднак, без асаблівага поспеху<ref>{{cite web
| url = http://www.nv.doe.gov/library/publications/historical/DOENV_209_REV15.pdf
| title = United States Nuclear Tests 1945-1992
| format = pdf
| publisher = United States Department of Energy
| accessdate = 2009-08-16
| lang = en
| archiveurl = http://www.webcitation.org/61AmMY7mJ
| archivedate = 2011-08-24
}}</ref>), газадынамічныя і хімічныя лазеры. Па тыпу лазерных пераходаў адрозніваюць газавыя лазеры на атамных пераходах, іённыя лазеры, малекулярныя лазеры на электронных, вагальных і круцільных пераходах малекул і эксімерныя лазеры<ref>{{артыкул
| аўтар = Г. Г. Петраш
| загаловак = Газовый лазер
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0645.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 1
}}</ref>.
* [[Газадынамічны лазер|Газадынамічныя лазеры]] — газавыя лазеры з цеплавой накачкі, інверсія насельніцтваў у якіх ствараецца паміж узбуджанымі вагальна-круцільнымі ўзроўнямі гетэраядзерных малекул шляхам адыябатычнага пашырэння газавай сумесі, якая рухаецца з высокай хуткасцю (часцей за N<sub>2</sub>+CO<sub>2</sub>+He аббо N<sub>2</sub>+CO<sub>2</sub>+Н<sub>2</sub>О, працоўнае рэчыва — [[Вуглякіслы газ|CO<sub>2</sub>]])<ref>{{артыкул
| автор = А. С. Бирюков
| заглавие = Газодинамический лазер
| ссылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0647.html
| автор издания = под. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохорова]]
| издание = [[Физическая энциклопедия]]
| место = М.
| издательство = [[Советская энциклопедия|«Советская энциклопедия»]]
| год = 1988
| том = 1
}}</ref>.
* [[Эксімерны лазер|Эксімерныя лазеры]] — разнавіднасць газавых лазераў, якія працуюць на энергетычных пераходах эксімерных малекул (дымеры высакародных газаў, а таксама іх монагалагенідаў), здольных існаваць толькі некаторы час ва ўзбуджаным стане. Накачка ажыццяўляецца прапусканнем праз газавую сумесь пучка электронаў, пад дзеяннем якіх атамы пераходзяць ва ўзбуджаны стан з утварэннем эксімераў, якія фактычна прадстаўляюць сабой асяроддзе з інверсіяй населенасцей. Эксімерныя лазеры адрозніваюцца высокімі энергетычнымі характарыстыкамі, малым роскідам [[Даўжыня хвалі|даўжыні хвалі]] генерацыі і магчымасці яе плыўнай перабудовы ў шырокім дыяпазонеref>{{артыкул
| аўтар = А. В. Елецкий
| загаловак = Эксимерный лазер
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4625.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выданне = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 5
}}</ref>.
* [[Хімічны лазер|Хімічныя лазеры]] — разнавіднасць лазераў, крыніцай энергіі для якіх служаць хімічныя рэакцыі паміж кампанентамі працоўнага асяроддзя (сумесі газаў). Лазерныя пераходы адбываюцца паміж узбуджанымі вагальна-круцільнымі і асноўнымі ўзроўнямі складовых малекул прадуктаў рэакцыі. Для ажыццяўлення хімічных рэакцый у асяроддзі неабходна пастаянная прысутнасць свабодных радыкалаў, для чаго выкарыстоўваюцца розныя спосабы ўздзеяння на малекулы для іх дысацыяцыі. Адрозніваюцца шырокім спектрам генерацыі ў блізкай ІЧ-вобласці, вялікай магутнасцю бесперапыннага і імпульснага выпраменьвання<ref>{{артыкул
| аўтар = А. В. Елецкий
| загаловак = Химический лазер
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4470.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 5
}}</ref>.
* [[Лазер на свабодных электронах|Лазеры на свабодных электронах]] — лазеры, актыўным асяроддзем якіх з'яўляецца паток свабодных [[электрон]]аў, які вагаецца ў вонкавым [[Электрамагнітнае поле|электрамагнітным поле]] (за кошт чаго ажыццяўляецца выпраменьванне) і распаўсюджваецца з рэлятывісцкай хуткасцю ў кірунку выпраменьвання. Асноўнай асаблівасцю з'яўляецца магчымасць плыўнай шырокадыяпазоннай перабудовы частаты генерацыі. Адрозніваюць убітроны і скатроны, накачка першых ажыццяўляецца ў прасторава-перыядычным статычным поле андулятара, другіх — магутным полем электрамагнітнай хвалі. Існуюць таксама мазер на цыклатронным рэзанансе і страфатроны, заснаваныя на тармазным выпраменьванні электронаў, а таксама фліматроны, якія выкарыстоўваюць [[Эфект Вавілава — Чэранкова|эфект чаранкоўскага]] і пераходнага выпраменьванняў. Паколькі кожны электрон выпраменьвае да 10<sup>8</sup> фатонаў, лазеры на свабодных электронах з'яўляюцца, па сутнасці, класічнымі прыборамі і апісваюцца законамі [[Класічная электрадынаміка|класічнай электрадынамікі]]<ref>{{артыкул
| аўтар = В. Л. Братман, Н. С. Гинзбург
| загаловак = Лазеры на свободных электронах
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1906.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 2
}}</ref>.
* [[Квантавы каскадны лазер|Квантавыя каскадныя лазеры]] − паўправадніковыя лазеры, якія выпраменьваюць у сярэднім і далёкім [[інфрачырвоны дыяпазон|інфрачырвоным дыяпазоне]]<ref>{{cite journal
|last= Faist
|first= Jerome
|coauthors= Federico Capasso, Deborah L. Sivco, Carlo Sirtori, Albert L. Hutchinson, and Alfred Y. Cho
|year= 1994
|month= April
|title= Quantum Cascade Laser
|journal=Science
|volume=264
|issue=5158
|pages=553–556
|doi=10.1126/science.264.5158.553
|url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/264/5158/553
|accessdate=2007-02-18
|format= abstract
|pmid= 17732739}} {{en icon}}</ref>. У адрозненне ад звычайных паўправадніковых лазераў, якія выпраменьваюць з дапамогай вымушаных пераходаў паміж дазволенымі [[электрон]]нымі і дзіркавымі ўзроўнямі, падзеленымі [[забароненая зона|забароненай зонай]] [[паўправаднік]]а, выпраменьванне квантавых каскадных лазераў ўзнікае пры пераходзе электронаў паміж пластамі гетэраструктур паўправадніка і складаецца з двух тыпаў прамянёў, прычым другасны прамень валодае вельмі незвычайнымі ўласцівасцямі і не патрабуе вялікіх выдаткаў энергіі<ref>{{cite journal
|last= Kazarinov
|first= R.F
|coauthors= Suris, R.A.
|year= 1971
|month= April
|title= Possibility of amplification of electromagnetic waves in a semiconductor with a superlattice
|journal= Fizika i Tekhnika Poluprovodnikov
|volume=5
|issue=4
|pages=797–800}} {{en icon}}</ref>.
 
* [[Валаконны лазер]] — лазер, рэзанатар якога пабудаваны на базе [[аптычнае валакно|аптычнага валакна]], усярэдзіне якога поўнасцю або часткова генеруецца выпраменьванне. Пры цалкам валаконнай рэалізацыі такой лазер называецца цэльнавалаконным, пры камбінаваным выкарыстанні валаконных і іншых элементаў у канструкцыі лазера ён называецца валаконна-дыскрэтным або гібрыдным.
 
* [[Вертыкальна-выпраменьвальныя лазеры]] (VCSEL) — «Павярхоўна-выпраменьвальны лазер з вертыкальным рэзанатарам» — разнавіднасць дыёднага паўправадніковага лазера, які выпраменьвае [[святло]] ў кірунку, перпендыкулярным паверхні крышталя, у адрозненне ад звычайных лазерных дыёдаў, выпраменьваючых ў плоскасці, раўналежнай паверхні пласцін.
 
* Іншыя віды лазераў, развіццё прынцыпаў якіх на дадзены момант з'яўляецца прыярытэтнай задачай даследаванняў ([[рэнтгенаўскі лазер|рэнтгенаўскія лазеры]]<ref>{{артыкул
| аўтар = А. В. Андреев
| загаловак = Рентгеновский лазер
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3418.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выданне = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 4
}}</ref>, [[гама-лазер|гама-лазеры]]<ref>{{артыкул
| аўтар = А. В. Андреев
| загаловак = Гамма-лазер
| спасылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0676.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физическая энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1988
| том = 1
}}</ref> і інш.)
 
== Выкарыстанне лазераў ==
 
[[Файл:Classical spectacular laser effects.jpg|250px|міні|справа|Лазернае суправаджэнне музычных канцэртаў (лазернае шоу)]]
 
З моманту свайго вынаходства лазеры зарэкамендавалі сябе як «гатовыя рашэнні яшчэ невядомых праблем»<ref>{{кніга
|аўтар = Charles H. Townes.
|частка = The first laser
|загаловак = A Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World
|спасылка = http://www.press.uchicago.edu/Misc/Chicago/284158_townes.html
|выдавецтва = University of Chicago Press
|год = 2003
|старонкі = 107–112
|isbn = 0-226-28413-1
}} {{en icon}}</ref>. У сілу унікальных уласцівасцей выпраменьвання лазераў, яны шырока прымяняюцца ў многіх галінах [[Навука|навукі]] і [[Тэхніка|тэхнікі]], а таксама ў [[Побыт|побыце]] (прайгравальнікі [[кампакт-дыск]]аў, [[лазерны прынтар|лазерныя прынтары]], счытвальнікі [[штрых-код]]аў, [[лазерная ўказка|лазерныя ўказкі]] і інш.) Лёгка дасягальная высокая шчыльнасць энергіі выпраменьвання дазваляе вырабляць лакальную тэрмічную апрацоўку і звязаную з ёй механічную апрацоўку (рэзанне, зварку, пайку, гравіроўку). Дакладны кантроль зоны нагрэву дазваляе зварваць матэрыялы, якія немагчыма зварыць звычайнымі спосабамі (да прыкладу, [[Кераміка|кераміку]] і [[метал]]). Прамень лазера можа быць сфакусаваны ў кропку дыяметрам парадку [[мікрон]]а, што дазваляе выкарыстоўваць яго ў [[мікраэлектроніка|мікраэлектроніцы]] для прэцызійнай механічнай апрацоўкі матэрыялаў (рэзка паўправадніковых крышталяў, свідравання асабліва тонкіх адтулін у друкаваных платах)<ref>{{cite web
| url = http://www.laser-reserv.ru/ltech/rezka_proshivka_ot/
| title = Лазерная резка и прошивка отверстий
| publisher = Laser-reserv.ru
| accessdate = 2009-08-06
| archiveurl = http://www.webcitation.org/61AmN3krm
| archivedate = 2011-08-24
}}</ref>. Шырокае прымяненне атрымала таксама лазерная маркіроўка і мастацкая гравіроўка вырабаў з розных матэрыялаў<ref>{{cite web
| author = А. Найдёнов
| datepublished = 2008-01-24
| url = http://www.i-laser.ru/content/view/158/1/
| title = А что ещё можно сделать из натурального дерева с помощью лазера?
| publisher = I-laser.ru
| accessdate = 2009-08-07
| archiveurl = http://www.webcitation.org/64vYoYcKk
| archivedate = 2012-01-24
}}</ref> (у тым ліку аб'ёмная гравіроўка празрыстых матэрыялаў). Лазеры выкарыстоўваюцца для атрымання паверхневых пакрыццяў матэрыялаў (лазернае легаванне, лазерная наплаўкі, вакуумна-лазернае напыленне) з мэтай павышэння іх зносаўстойлівасці. Пры лазернай апрацоўцы матэрыялаў на іх не аказваецца механічнае ўздзеянне, зона нагрэву малая, таму ўзнікаюць толькі нязначныя тэрмічныя дэфармацыі. Акрамя таго, увесь тэхналагічны працэс можа быць цалкам аўтаматызаваны. Лазерная апрацоўка таму характарызуецца высокай дакладнасцю і прадукцыйнасцю.
 
[[Файл:Laser from printer.jpg|250px|міні|справа|Паўправадніковы лазер, які ўжываецца ў вузле генерацыі малюнка [[Прынтар|прынтара]] Hewlett-Packard]]
 
Лазеры прымяняюцца ў [[галаграфія|галаграфіі]] для стварэння саміх галаграм і атрымання галаграфічнага аб'ёмнага малюнка. Некаторыя лазеры, напрыклад лазеры на фарбавальніках, здольныя генераваць монахраматычнае святло практычна любой даўжыні хвалі, пры гэтым імпульсы выпраменьвання могуць дасягаць 10<sup>-16</sup> с, а такім чынам і вялікіх магутнасцей (так званыя гіганцкія імпульсы). Гэтыя ўласцівасці выкарыстоўваюцца ў [[Спектраскапія|спектраскапіі]], а таксама пры вывучэнні нелінейных аптычных эфектаў. З выкарыстаннем лазера атрымалася вымераць адлегласць да [[Месяц, спадарожнік Зямлі|Месяца]] з дакладнасцю да некалькіх [[сантыметр]]аў. Лазерная лакацыя касмічных аб'ектаў удакладніла значэнні шэрагу фундаментальных астранамічных пастаянных і спрыяла ўдакладненні параметраў касмічнай навігацыі, пашырыла прадстаўленні аб будове [[Атмасфера|атмасферы]] і паверхні планет [[Сонечная сістэма|Сонечнай сістэмы]]<ref name="physical_dictionary" />. У астранамічных [[тэлескоп]]ах, забяспечаных адаптыўнай аптычнай сістэмай карэкцыі атмасферных скажэнняў, лазер ўжываюць для стварэння штучных апорных зорак у верхніх пластах атмасферы.
 
Прымяненне лазераў у [[Метралогія|метралогіі]] і вымяральнай тэхніцы не абмяжоўваецца вымярэннем адлегласцей. Лазеры знаходзяць тут разнастайныя прымяненні: для вымярэння [[час]]у, [[ціск]]у, [[Тэмпература|тэмпературы]], хуткасці патокаў [[Вадкасць|вадкасцей]] і [[газ]]аў, [[Вуглавая хуткасць|вуглавой хуткасці]] ([[лазерны гіраскоп]]), канцэнтрацыі рэчываў, аптычнай шчыльнасці, разнастайных аптычных параметраў і характарыстык, у вібраметрыі і інш.
 
Звышкароткія імпульсы лазернага выпраменьвання выкарыстоўваюцца ў [[фотахімія|лазернай хіміі]] для запуску і аналізу [[Хімічная рэакцыя|хімічных рэакцый]]. Тут лазернае выпраменьванне дазваляе забяспечыць дакладную лакалізацыю, дазавання, абсалютную стэрыльнасць і высокую хуткасць уводу энергіі ў сістэму<ref>{{артыкул
| аўтар = Н. В. Карлов
| загаловак = Лазерная химия
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Физический энциклопедический словарь
| месца = М.
| выданне = «Советская энциклопедия»
| год = 1984
| старонкі = 340-341
}}</ref>. У цяперашні час распрацоўваюцца розныя сістэмы лазернага ахалоджвання<ref>{{cite web
| url = http://www.isan.troitsk.ru/win/LLS/lctna.htm
| title = Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов
| publisher = Институт спектроскопии РАН
| accessdate = 2009-08-06
| archiveurl = http://www.webcitation.org/61AmNhMyO
| archivedate = 2011-08-24
}}</ref>, разглядаюцца магчымасці ажыццяўлення з дапамогай лазераў [[кіраваня тэрмаядзерны сінтэз|кіраванага тэрмаядзернага сінтэзу]]. Лазеры выкарыстоўваюцца і ў ваенных мэтах, напрыклад, у якасці сродкаў навядзення і прыцэльвання. Разглядаюцца варыянты стварэння на аснове магутных лазераў баявых сістэм абароны паветранага, марскога і наземнага базіравання<ref>{{cite web
| author = В. Саков
| datepublished = 2009-03-21
| url = http://www.3dnews.ru/news/boevoi_100_kvt_lazer_northrop_grumman_pochti_portativnii/
| title = Боевой 100-кВт лазер Northrop Grumman. Почти портативный
| publisher = 3dnews.ru
| accessdate = 2009-08-07
}}</ref><ref>{{артыкул
| аўтар = Pae, Peter
| загаловак = Northrop Advance Brings Era Of The Laser Gun Closer
| мова = en
| выданне = [[Los Angeles Times]]
| год = 2009-03-19
| старонкі = B2
}}</ref>.
 
[[Файл:S&W .357 Magnum With Laser Sight.jpg|міні|Рэвальвер, на якому ёсць лазерны цэлеўказчык]]
 
У [[Медыцына|медыцыне]] лазеры ўжываюцца як бяскроўныя скальпелі, выкарыстоўваюцца пры лячэнні афтальмалагічных захворванняў ([[катаракта]], [[адслаенне сятчаткі]], [[лазерная карэкцыя зроку]] і інш.) Шырокае прымяненне атрымалі таксама ў касметалогіі (лазерная эпіляцыя, лячэнне сасудзістых і пігментных дэфектаў скуры, лазерны пілінг, выдаленне [[Татуіроўка|татуіровак]] і пігментных плям)<ref>{{cite web
| url = http://www.medlaser.ru/applic.htm
| title = Лазеры для хирургии и косметологии
| publisher = Medlaser.ru
| accessdate = 2009-08-07
| archiveurl = http://www.webcitation.org/61AmOHxMk
| archivedate = 2011-08-24
}}</ref>.
 
У цяперашні час бурна развіваецца так званая лазерная сувязь. Вядома, што чым вышэй апорная частата канала сувязі, тым больш яго прапускная здольнасць<ref name="krugosvet" />. Таму [[радыёсувязь]] імкнецца пераходзіць на ўсё больш кароткія даўжыні хваль. Даўжыня светлавой хвалі ў сярэднім на шэсць парадкаў менш даўжыні хвалі радыёдыяпазона, таму з дапамогай лазернага выпраменьвання магчымая перадача значна большага аб'ёму інфармацыі. Лазерная сувязь ажыццяўляецца як па адкрытым, так і па закрытым святлаводным структурам, напрыклад, па аптычнаму валакну. Святло за кошт з'явы поўнага ўнутранага адлюстравання можа распаўсюджвацца па ім на вялікія адлегласці, практычна не аслабяваючы<ref>{{артыкул
| аўтар = А. В. Иевский, М. Ф. Стельмах
| загаловак = Оптическая связь
| спасылка = http://bse.sci-lib.com/article084692.html
| аўтар выдання = под. ред. А. М. Прохорова
| выданне = Большая советская энциклопедия
| месца = М.
| выдавецтва = «Советская энциклопедия»
| год = 1977
}}</ref>.
 
Для вывучэння ўзаемадзеяння лазернага выпраменьвання з рэчывам і атрымання кіраванага тэрмаядзернага сінтэзу будуюць вялікія лазерныя комплексы , магутнасць якіх можа пераўзыходзіць 1 ПВт.
 
== Спасылкі ==
Узята з "https://be.wikipedia.org/wiki/Лазер"