Принцип роботи лазера та її применение

МІНІСТЕРСТВО СПІЛЬНОГО И.

ПРОФЕСІЙНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.

УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ.

УНИВЕРСИТЕТ.

ІНСТИТУТ ПРАВА, СОЦИАЛЬНОГО.

УПРАВЛІННЯ І БЕЗОПАСНОСТИ.

КАФЕДРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.

Р Є Ф Є Р, А Т.

по Концепціям сучасного природознавства на тему:

«Принцип роботи лазера та її применение».

Выполнила:

Студентка грн. 12−11.

Чиркова З. С.

ИЖЕВСК.

ПЛАН:

1. Особливості лазерного випромінювання. 2. Лазерна технологія. 3. Газові лазери. 4. Короткий історичний огляд. 5. Напівпровідникові лазери: а) принцип роботи МО нагромаджувача б) сферу застосування МО нагромаджувача в) перспективи розвитку 6. Застосування лазерів у військовій техніці (лазерна локація) а) наземна локація б) голографічні індикатори на лобовому стекле.

1. Особливості лазерного излучения.

Однією з найбільш чудових досягнень фізики другої половини ХХ століття було відкриття фізичних явищ, які послужили підвалинами створення дивного приладуоптичного квантового генератора, чи лазера.

Лазер є джерело монохроматического когерентного світла із високим спрямованістю світлового променя. Саме поняття «лазер» складається з перших літер англійського словосполучення, що означає посилення світла результаті вимушеного излучения".

Справді, основний фізичний процес, визначальний дію лазера, — це вимушене випущення випромінювання. Воно відбувається за взаємодії фотона з збудженою атомом при точному збігу енергії фотона з енергією порушення атома (чи молекулы).

Внаслідок цього взаємодії атом перетворюється на невозбужденное стан, а надлишок енергії випромінюється як нового фотона точнісінько такий ж енергією, напрямом поширення і поляризацією, як і в первинного фотона. Отже, наслідком цього процесу є наявність вже двох абсолютно ідентичних фотонів. При подальшому взаємодії цих фотонів з збудженими атомами, аналогічними першому атома, може виникнути «ланцюгова реакція» розмноження однакових фотонів, «летять» вже напевне щодо одного напрямі, що сприятиме появі вузькоспрямованої світлового променя. Для виникнення лавини ідентичних фотонів необхідна середовище, у якій порушених атомів було набагато більше, ніж невозбужденных, оскільки за взаємодії фотонів з невозбужденными атомами відбувалося б поглинання фотонів. Така середовище називається середовищем з инверсной населенностью рівнів энергии.

Отже, крім вимушеного випущення фотонів збудженими атомами відбуваються також процес самовільного, спонтанного випущення фотонів під час переходу збудженими атомами в невозбужденное стан та інформаційний процес поглинання фотонів під час переходу атомів з невозбужденного стану в порушена. Ці три процесу, супроводжують переходи атомів в порушені гніву й назад, були постулированы А. Ейнштейном в 1916 г.

Якщо порушених атомів велика і існує инверсная выделенность рівнів (у верхній, порушену стані атомів більше, ніж в нижньому, невозбужденном), то перший фотон, що у результаті спонтанного випромінювання, викликає всенарастающую лавину появи ідентичних фотонів. Відбудеться посилення спонтанного излучения.

На можливість посилення світла середовищі з инверсной населенностью за рахунок вимушеного випущення вперше зазначила у 1939 р. радянський физик.

В.А.Фабрикант, який запропонував створювати инверсную населеність в електричному розряді в газе.

При одночасному народженні (принципово може бути) значної частини спонтанно випущених фотонів виникне велика кількість лавин, кожна з яких поширюватиметься у своїй напрямі, заданому початковою фотоном відповідної лавини. У результаті одержимо потоки квантів світла, але з зможемо одержати ані спрямованого променя, ні високої монохроматичности, оскільки кожна лавина ініціювалася власним початковою фотоном. А щоб середу ввечері з инверсной населенностью можна було використовуватиме генерації лазерного променя, т. е. спрямованого променя із високим монохроматичностью, необхідно «знімати» инверсную населеність з допомогою первинних фотонів, вже які мають одному й тому ж енергією, яка відповідає енергією даного переходу в атомі. І тут ми матимемо лазерний підсилювач света.

Існує, проте, інший варіант отримання лазерного променя, пов’язані з використанням системи зворотний зв’язок. Спонтанно народжені фотони, напрям поширення яких немає перпендикулярно площині дзеркал, створять лавини фотонів, котрі виступають поза межі середовища. У той самий час фотони, напрям поширення яких перпендикулярно площині дзеркал, створять лавини, багаторазово все частіші серед внаслідок багаторазового відображення від дзеркал. Якщо одна з дзеркал володітиме невеликим пропусканием, то нього виходитиме спрямований потік фотонів перпендикулярно площині дзеркал. При правильно підібраному пропущенні дзеркал, точної їх їх настроюванні щодо одне одного й щодо подовжньої осі середовища з инверсной населенностью зворотний може бути настільки ефективної, що випромінюванням «убік» можна буде потрапити повністю знехтувати проти випромінюванням, які виходять через дзеркала. Насправді це, справді, вдасться зробити. Таку схему зворотний зв’язок називають оптичним резонатором, і саме ця тип резонатора використав більшості існуючих лазеров.

У 1955 р. це й незалежно Н. Г. Басовим й О. М. Прохоровым у СРСР і Ч. Таунсом США було запропоновано принцип створення в світі генератора квантів електромагнітного випромінювання на середовищі з инверсной населенностью, у якому вимушене випущення в результаті використання зворотний зв’язок зумовлювало генерації надзвичайно монохроматического излучения.

Через кілька років, в 1960 р., американським фізиком Т. Мейманом було запущено перший квантовий генератор оптичного діапазону — лазер, в якому зворотний здійснювалася з допомогою описаного вище оптичного резонатора, а инверсная населеність збуджувалася в кристалах рубіна, облучаемых випромінюванням ксеноновой лампи-спалаху. Рубіновий кристал є кристал оксиду алюмінію АL2О3 з невеличкий добавкою = О, 05% хрому. При додаванні атомів хрому прозорі кристали рубіна набувають рожевий колір і поглинають випромінювання у двох шпальтах ближньої ультрафіолетової області спектра. Усього кристалами рубіна поглинається близько 15% світла лампи-спалаху. При поглинанні світла іонами хрому відбувається перехід іонів в порушена стан Через війну внутрішніх процесів порушені іони хрому переходить до основне стан не відразу, а ще через два порушених рівня. Цими рівнях відбувається накопичення іонів, і за досить потужної спалах ксеноновой лампи виникає инверсная населеність між проміжними рівнями і основним рівнем іонів хрома.

Торці рубінового стрижня полірують, покривають що відбивають интерференционными плівками, витримуючи у своїй сувору паралельність торців друг другу.

У разі інверсії населенностей рівнів іонів хрому в рубіні відбувається лавинное наростання числа вимушено испущеных фотонов, и зворотний зв’язок на оптичному резонаторе, утвореному дзеркалами на торцях рубінового стрижня, забезпечує формування вузькоспрямованої променя червоного світла. Тривалість лазерного импульса==0.0001 з, трохи коротше тривалості спалахи ксеноновой лампи. Енергія імпульсу рубінового лазера близько 1ДЖ.

З допомогою механічної системи (обертове дзеркало) чи швидкодіючого електричного затвора можна «включити «зворотний зв’язок (налаштувати одна з дзеркал) в останній момент досягнення максимальної інверсії населенностей і, отже, максимального посилення активної середовища. У цьому випадку потужність індукованого випромінювання надзвичайно великою і інверсія населеності «зніметься» вимушеним випромінюванням за короткий время.

У цьому вся режимі модульованої добротності резонатора випромінюється гігантський імпульс лазерного випромінювання. Повна енергія цього імпульсу залишиться приблизно тому ж рівні, що у режимі «вільної генерації», але внаслідок скорочення у сотні разів тривалості імпульсу й у в сотні разів зростає потужність випромінювання, досягаючи значення =100 000 000Вт.

Розглянемо деякі унікальні властивості лазерного излучения.

При спонтанному випромінюванні атом випромінює спектральную лінію кінцевої ширини. При лавинообразном наростання числа вимушено випущених фотонів в середовищі з инверсной населенностью інтенсивність випромінювання цієї лавини буде зростати насамперед у центрі спектральною лінії даного атомного переходу, і цього цього процесу ширина спектральною лінії початкового спонтанного випромінювання зменшуватиметься. Насправді у спеціальних умовах вдасться зробити відносну ширину спектральною лінії лазерного випромінювання в 1*10 000 000−1*100 000 000 разів менша, ніж ширина самих вузьких ліній спонтанного випромінювання, можна побачити в природе.

Крім звуження лінії випромінювання в лазері вдасться одержати расходимость променя менш 0,1 радіана, т. е. лише на рівні кутових секунд.

Відомо, що спрямований вузький промінь світла можна отримати принципі від будь-якої джерела, поставивши по дорозі світлового потоку ряд екранів із малими отворами, розташованими в одній прямий. Уявімо, що ми взяли нагріте чорне тіло і з допомогою діафрагм отримали промінь світла, з яких у вигляді призми чи іншого спектрального приладу виділили промінь із шириною спектра, відповідної ширині спектра лазерного випромінювання. Знаючи потужність лазерного випромінювання, ширину його спектра і кутову расходимость променя, можна з допомогою формули Планка обчислити температуру уявного чорного тіла, використаного як джерело світлового променя, еквівалентного лазерного променю. Цей розрахунок призведе нас до фантастичною цифрі: температура чорного тіла мусить бути порядку десятків мільйонів градусів! Дивовижна властивість лазерного променя — його висока ефективна температура (навіть за відносно малій середньої потужності лазерного випромінювання чи малої енергії лазерного імпульсу) відкриває перед дослідниками великі можливості, абсолютно нездійсненні без використання лазера.

Лазери різняться: способом створення середовищі инверсной населеності, чи, інакше кажучи, способом накачування (оптична накачування, порушення електронним ударом, хімічна накачування тощо. п.); робочої середовищем (гази, рідини, скла, кристали, напівпровідники тощо.); конструкцією резонатора; режимом роботи (імпульсний, безперервний). Ці розбіжності визначаються різноманіттям вимог до характеристикам лазера у зв’язку з його практичними применениями.

2. Лазерна технология.

Лазери знайшли широке застосування, і зокрема використовують у промисловості щодо різноманітних видів обробки матеріалів: металів, бетону, скла, тканин, шкіри т. п.

Лазерні технологічні процеси можна умовно розділити на два виду. Перший використовує можливість надзвичайно тонкої фокусування лазерного променя і точного дозування енергії як і імпульсному, і у безупинному режимі. У цих технологічних процесах застосовують лазери порівняно невисокою середньої потужності: це газові лазери импульсно—периодического дії, лазери на кристалах иттрий-алюминиевого граната з додатком неодима. З допомогою останніх розробили технологія свердління тонких отворів (діаметром 1 — 10 мкм і глибиною до 10 -100 мкм) в рубінових і діамантових каменях для годинниковий в промисловості й технологію виготовлення фильеров для протягання тонкої дроту. Основна сферу застосування малопотужних імпульсних лазерів пов’язані з різкій і зварюванням мініатюрних деталей в мікроелектроніці і электровакуумной промисловості, з маркіруванням мініатюрних деталей, автоматичним випалюванням цифр, літер, зображень потреб поліграфічної промышленности.

Останніми роками на одній із найважливіших областей мікроелектроніки — фотолитографии, не залучаючи якої практично неможливо виготовлення сверхминиатюрных друкованих плат, інтегральних схем та інших елементів мікроелектронної техніки, звичайні джерела світла вживають лазерні. З допомогою лазера на ХеСL (1=308 нм) вдасться одержати дозвіл в фотолитографической техніці до 0,15 — 0,2 мкм.

Подальший прогрес в субмикронной літографії пов’язані з застосуванням як який експонує джерела світла м’якого рентгенівського випромінювання з плазми, створюваної лазерним променем. У цьому випадку межа дозволу, визначається довжиною хвиль рентгенівського випромінювання (1= 0,01 — О, 001 мкм), виявляється просто фантастическим.

Другий вид лазерної технології грунтується на застосуванні лазерів з великою середньою потужністю: від 1кВт і від. Потужні лазери використав таких енергоємних технологічними процесами, як різка і зварювання товстих сталевих аркушів, поверхнева гарт, наплавление і легування великогабаритних деталей, очищення будинків від поверхонь забруднень, різка мармуру, граніту, розплющ тканин, шкіри інших матеріалів. При лазерної зварюванні металів досягається високу якість шва не треба застосування вакуумних камер, як із электроннолучевой зварюванні, але це дуже важливо у конвеєрному производстве.

Потужна лазерна технологія знайшла використання у машинобудуванні, автомобільну промисловість, промисловості будівельних матеріалів. Вона дозволяє як підвищити якість обробки матеріалів, а й поліпшити техніко-економічні показники виробничих процесів. Так, швидкість лазерного зварювання сталевих аркушів завтовшки 14 мКм сягає 100мч при витратах електроенергії 10 кВт.ч.

3. Газові лазеры.

Газові лазери є, мабуть, найширше вживаний у час тип лазерів і, можливо, цьому плані вони перевершують навіть рубінові лазери. Газовим лазерам також ізвидимому, присвячена більшість виконаних досліджень. Серед різних типів газових лазерів можна знайти такої, який задовольнятиме майже кожному вимозі, висунутій до лазеру, крім дуже великі потужності видимій ділянці спектра в імпульсному режимі. Великі потужності необхідні багатьох експериментів щодо нелінійних оптичних властивостей матеріалів. Нині великі потужності газових лазерах не отримані з тієї простої причини, що щільність атомів у яких недостатньо велика. Однак майже всіх інших цілей можна знайти конкретний тип газового лазера, який перевершувати як твердотільні лазери з оптичної накачуванням, і напівпровідникові лазери. Багато зусиль було спрямовано те що, щоб ці лазери могли конкурувати з газовими лазерами, та низці випадків було досягнуто певний успіх, але він завжди опинявся за межею можливостей, тоді як газові лазери не виявляють ніяких ознак зменшення популярности.

Особливості газових лазерів більшої часто обумовлені тим, що вони, зазвичай, є джерелом атомних чи молекулярних спектрів. Тому довжини хвиль переходів точно відомі вони визначаються атомної структурою і звичайно не залежить від умов довкілля. Стабільність довжини хвилі генерації за певних зусиллях то, можливо значно поліпшено порівняно зі стабільністю спонтанного випромінювання. Нині є лазери з монохроматичностыо, кращої, ніж у будь-якій іншій приладі. При відповідному виборі активної середовища можна здійснити генерація у частині спектра, від ультрафіолетової (~2ООО А) до далекої інфрачервоної області (~ 0,4 мм), частково захоплюючи мікрохвильову область. Ні також жодних підстав сумніватися, у майбутньому вдасться створити лазери для вакуумної ультрафіолетової області спектра. Розрідженість робочого газу забезпечує оптичну однорідність середовища з низьким коефіцієнтом заломлення, що дозволяє застосовувати просту математичну теорію для описи структури мод резонатора і дає у тому, що властивості вихідного сигналу близькі до теоретичним. Хоча, до. п. буд. перетворення електричної енергії в енергію вимушеного випромінювання в газовому лазері може бути таким великим, як і напівпровідниковому лазері, а проте завдяки простоті управління розрядом газовий лазер виявляється більшість цілей найбільш зручним у роботі як із лабораторних приладів. Що стосується великої потужності у безперервному ре жимі (в протилежність імпульсної потужності), то природа газових лазерів дозволяє йому цьому плані перевершити й інші типи лазеров.

4. Короткий історичний обзор

Перші розрахунки, що стосуються можливість створення лазерів, і перші патенти ставилися переважно до газовим лазерам, оскільки схеми енергетичних рівнів й умови порушення у разі зрозумілішими, ніж для речовин, у твердому стані. Проте першим відкрили рубіновий лазер, хоча невдовзі створений і газовий лазер. Наприкінці 1960 р. Джаван, Беннет і Херриотт створили гелий-неоновый лазер, працював у інфрачервоної області ряд ліній у районі 1 км. У двох років гелий-неоновый лазер був удосконалений, і навіть було відкрито інші газові лазери, .працюють у інфрачервоної області, включаючи лазери з використанням інших шляхетних газів і атомарної кисню. Проте найбільше зацікавлення до газовим лазерам була викликана відкриттям генерації гелійнеонового лазера на червоною лінії 6328 При умовах, лише трохи відрізнялася від умов, у яких отримали генерація у першому газовому лазері. Одержання генерації в видимій ділянці спектра стимулювало інтерес як до пошукам додатковим переходів подібного типу, до лазерним застосуванням, бо за цьому було відкрито багато нових і несподівані явища, а лазерний промінь отримав нові застосування як лабораторного інструмента. Два року, наступні за відкриттям генерації на лінії 6328 А, були насичені велику кількість технічних удосконалень, спрямованих головним чином досягнення більшої потужності та набуттям більшої компактності цього лазера. Тим часом тривали пошуки нових довжин хвиль і було відкриті багато інфрачервоні і кілька нових переходів в видимій ділянці спектра. Найважливішим із них відкриття Матиасом і сотр. імпульсних лазерних переходів в молекулярному азоті й у окису углерода.

Наступним найважливішим етапом у розвитку лазерів було, по- -видимому, відкриття Беллом наприкінці 1963 р. лазера, працюючого на іонах ртуті. Хоча лазер на іонах ртуті сам не виправдав початкових надій отримання великих потужностей у безупинному режимі в червоною та зеленої областях спектра, це відкриття вказало нові режими розряду, у яких може бути виявлено лазерні переходи в видимій ділянці спектра. Пошуки таких переходів були проведено також серед інших іонів. Невдовзі було знайдено, що іони аргону є найкращий джерело лазерних переходів з великий потужністю видимій ділянці І що ними може бути отримана генерація у безперервному режимі. Через війну подальших удосконалень аргонового лазера у безперервному режимі була отримана найвища потужність, яка лише можлива в видимої області. Через війну пошуків було відкрито генерація на 200 іонних переходах, зосереджених головним чином видимої, соціальній та ультрафіолетової частинах спектра. Такі пошуки, очевидно, ще закінчено; у товстих часописах по прикладної фізики й в технічних журналах часто з’являються повідомлення про генерації на нових довжинах волн,.

Тим часом .технічні вдосконалення лазерів швидко розширювалися, у результаті зникли багато «чаклунські» хитрощі перших конструкцій гелий-неоновых та інших газових лазерів. Дослідження таких лазерів, розпочаті Беннетом, тривали до тих пір, не було створено гелий-неоновый лазер, що можна встановити звичайному столі з упевненістю у цьому, що лазер буде функціонувати оскільки це очікувалося під час створення. Аргоновий іонний лазер не досліджений так само добре; проте велика кількість оригінальних робіт Гордона Бриджеса і сотр. дозволяє передбачити в розумних межах можливі параметри такого лазера.

Протягом останнього року стабільна виникла ціла низка найцікавіших праць, присвячених газовим лазерам, але ще зарано визначати їх відносну цінність. До загального подиву найважливішим досягненням було відкриття Пейтелом генерації вимушеного випромінювання в СО2 на смузі 1,6 км з великим к.п.д.выходная потужність у тих лазерах може бути доведене до сотень ватт, что обіцяє відкрити цілу нову область лазерних применений.

5. Напівпровідникові лазеры.

Основним прикладом роботи напівпровідникових лазерів є магнитнооптичний накопитель (МО).

а) Принципи роботи МО накопителя.

МО нагромаджувач побудований на поєднанні магнітного і оптичного принципу зберігання інформації. Записування інформації виробляється при допомоги променя лазера і магнітного поля, а считование з допомогою лише однієї лазера.

У процесі записи на МО диск лазерний промінь нагріває певні крапки над диски, й під воздейстием температури опірність зміни полярності, для нагрітої точки, різко падає, що дозволяє магнітному полю змінити полярність точки. После закінчення нагріву опірність знову збільшується нополярность нагрітої точки залишається відповідно до магнітним полем застосованим до неї у момент нагріву. У наявних нині МО нагромаджувачах для записи інформації застосовуються два циклу, цикл стирання та циклу записи. У процесі стирання магнітне полі має однакову полярність, відповідну двоичным нулях. Лазерний промінь нагріває послідовно весь стираемый ділянку отже записує на диск послідовність нулів. У циклі записи полярність магнітного поля змінюється на протилежну, що він відповідає двоичной одиниці. У цьому циклі лазерний промінь включається лише з тих дільницях, які повинні містити двоичные одиниці, і залишаючи ділянки з двоичными нулями без изменений.

У процесі читання з МО диска використовується ефект Керра, що полягає у зміні площині поляризації відображеного лазерного променя, залежно від напрямку магнітного поля відбиває елемента. Відбиваючим елементом у разі є намагнічена під час запису точка лежить на поверхні диска, відповідна одному битку береженої інформації. При зчитуванні використовується лазерний промінь невеличкий інтенсивності, не що призводить до нагріванню зчитуваного ділянки, таким чином, за зчитуванні збережена інформація не разрушается.

Такий спосіб на відміну від зазвичайного які у оптичні диски не деформує поверхню диска і дозволяє повторну запис без устаткування. Такий спосіб також має перевагу над традиційної магнітної записом у плані надійності. Оскільки перемагничеваниие ділянок диска можна тільки під впливом високої температури, то можливість випадкової перемагничевания дуже низька, на відміну від традиційної магнітної записи, до втрати якої можуть призвести випадкові магнітні поля.

б) Область застосування МО.

Область застосування МО дисків визначається її високими характеристиками за надійністю, обсягу і змінюваності. МО диск необхідний для завдань, потрібне велике дискового обсягу, це завдання, як САПР, обробка зображень звуку. Проте невеличка швидкість доступу до даних, дає можливості застосовувати МО диски для завдань із критичною реактивністю систем. Поэтому застосування МО дисків в завданнях зводиться до збереження ними тимчасової чи резервної інформації. Для МО дисків дуже вигідним використанням є резервне копіювання жорстких дисків чи баз даних. На відміну від традиційно що застосовуються цього стримеров, при зберігання резервної інформації на МО дисках, істотно збільшується швидкість відновлення даних після збою. Це тим, що МО диски є пристроями з довільним доступом, що дозволяє відновлювати ті дані у яких виявився сбой. Кроме цього за такий спосіб відновлення не потрібно повністю зупиняти систему до відновлення данных. Эти гідності разом із високої надійністю зберігання інформації роблять застосування МО дисків при резервному копіюванні вигідним, хоч і дорожчим порівняно з стримерами.

Застосування МО дисків, також доцільно під час роботи з приватній інформацією великих обсягів. Легка змінюваність дисків дозволяє використовувати їх слід тільки під час роботи, не турбуючись про охорону комп’ютера в час, дані можуть зберігається в окремому, охоронюваному місці. Це ж властивість робить МО диски незамінними у кризовій ситуації коли необхідно перевозити більше об'ємів з місця цього разу місце, приміром, із роботи додому і чи обратно.

в) Перспективи развития.

Основні перспективи розвитку МО дисків зв’язані насамперед із збільшенням швидкості записи даних. Повільна швидкість визначається насамперед двухпроходным алгоритмом записи. У цьому вся алгоритмі нулі і одиниці пишуться за різні проходи, тому, що магнітне полі, що задають напрям поляризації конкретних точок на диску, неспроможна змінювати свій напрям досить быстро.

Найбільш реальну альтернативу двухпроходной записи — це технологія, джерело якої в зміна фазового стану. Така система вже реалізована деякими фірмами виробниками. Є ще кілька розробок на цьому напрямі, пов’язані з полімерними барвниками і модуляціями магнітного поля і випромінювання лазера.

Технологія джерело якої в зміні фазового стану, полягає в здібності речовини переходити з кристалічного стану в аморфне. Досить висвітлити деяку точку лежить на поверхні диска променем лазера певної потужності, як речовина у цій точці піде на аморфне стан. У цьому змінюється відбиває здатність диска у цій точці. Запис інформації відбувається значно швидше, та заодно процесі деформується поверхню диска, що обмежує число циклів перезаписи.

Технологія джерело якої в полімерних барвниках, також допускає повторну запис. Під час цієї технології поверхню диска покривається двома верствами полімерів, кожен із яких чутливий до світла певної частоти. Для записи використовується частота, игнорируемая верхнім шаром, але що викликає реакцію в нижньому. У точці падіння променя нижній шар розбухає і утворить опуклість, впливає на відбивають властивості поверхні диска. Для стирання використовується інша частота, яку реагує лише верхній шар полімеру, при реакції опуклість згладжується. Цей метод як попередній має обмежену кількість циклів записи, бо за записи відбувається деформація поверхности.

У справжні час вже розробляється технологія що дозволяє змінювати полярність магнітного поля на протилежну всього кілька наносекунд. Це дозволить змінювати магнітне полі одночасно з надходженням даних на запис. Існує й технологія побудована на модуляції випромінювання лазера. У цьому технології дисковод працює у трьох режимах — режим читання з низькою інтенсивністю, режим записи зі середньої інтенсивністю і режим запису із високої інтенсивністю. Модуляція інтенсивності лазерного променя потребує більше складної структури диска, і механізму дисководу инициализирующим магнітом, встановленим перед магнітом усунення і має протилежну полярність. У найпростішому разі диск має дві робочих шару — инициализирующий і який записує. Инициализирующий шар зроблено з такого матеріалу, що инициализирующий магніт може змінювати його полярність без додаткового впливу лазера. У процесі записи инициализирующий шар записується нулями, а при вплив лазерного променя середньої інтенсивності який записує шар намагничивается инициализирующим, при вплив променя високої інтенсивності, який записує шар намагничивается відповідно до полярністю магніту усунення. Отже запис даних може відбуватися за прохід, при переключенні потужності лазера.

Безумовно МО диски перспективні і бурхливо що розвиваються устрою, які можуть опинитися вирішувати назревающие проблеми з більшими на обсягами інформації. Однак і їх розвиток залежить тільки від технології записи ними, а й від прогресу у сфері інших носіїв інформації. І якщо його винайдено ефективніший спосіб зберігання інформації, МО диски можливо займуть домінуючі роли.

6. Застосування лазерів у військовій техніці (лазерна локація) а) наземна локация.

За повідомленням печатку, там розробляється ряд стаціонарних лазерних локаторів. Ці локатори призначені для спостереження ракетами на початковому етапі знають польоту, і навіть для спостереження літаками і супутниками. Важливе значення надається лазерного локатору, включеному до системи ПРО і ПКО. У проекті американської системи саме оптичний локатор забезпечує видачу точних координат головної частини чи супутника до системи лазерного поразки мети. Локатор типу «ОПДАР «призначений для спостереження ракетами на активній ділянці їх польоту. Тактичні вимоги визначають незначну дальність дії локатора, на ньому встановлено газовий лазер, працюючий на гелий-неоновой суміші, випромінюючий електромагнітну енергію хвилі 0.6328мкм при вхідний потужності всього 0.01Вт. Лазер працює у безупинному режимі, та його випромінювання модулюється із частотою 100МГц. Передає оптична система зібрано з оптичних елементів за схемою Кассагрена, що забезпечує дуже незначну ширину расходимости променя. Локатор монтується виходячи з, щодо якого він з допомогою яка стежить системи встановлюватися у потрібному напрямку з високої точністю. Ця стежить система управляється сигналами, які надходять через кодуючий пристрій. Розрядність коду становить 21 одиницю двоичной інформації, що дозволяє встановлювати локатор у властивому напрямку точністю близько однієї кутової секунди. Приймальна оптична система має діаметр вхідний лінзи 300 мм. У ньому встановлено інтерференційний фільтр, готовий до придушення фонових перешкод, а також устрій, що забезпечує фазове детекторування відбитій ракетою сигналів. У зв’язку з тим, що локатор працює за своїх об'єктах, те з метою збільшення отражательной здібності ракети її у встановлюється дзеркальний уголковый відбивач, що є систему з п’яти рефлекторів, які забезпечують розподіл упалої ними світловий енергії в такий спосіб, основна значна її частина іде у бік лазерного локатора. Це підвищує ефективність відбивної здатності оптичних ракети в тисячі разів. Локатор має три устрою спостереження із чотирьох кутів: точний і грубий датчики із чотирьох кутів і ще інфрачервону следящую систему. Технічні дані першого датчика визначаються основному оптичними характеристиками приемо-передающей системи. Оскільки діаметр вхідний оптичної системи дорівнює 300 мм і фокусне відстань одно 2000 м, це забезпечує кутову розрізнювальну здатність 80 кутових секунд. Сканирующее пристрій має смугу пропускання 100Гц. Другий датчик має оптичну систему з діаметром 150 мм і менше фокусне відстань. Це дає розрізнювальну здатність по розі всього 200 кутових секунд, тобто. забезпечує меншу точність, аніж перший. У ролі приймачів випромінювання обидва каналу оснащені фотоумножителями, тобто. найвідчутнішими елементами з наявних. Перед приймачем випромінювання розташовується інтерференційний фільтр з смугою пропускання лише у 1.5 ангстрема. Це принципово знижує частку прихожого випромінювання від фону. Смуга пропускання узгоджена зі довжиною хвиль випромінювання лазера, ніж забезпечується проходження на приймач лише свого лазерного випромінювання. Локатор дозволяє працювати у межах від 30 до 30 000 м. Гранична висота польоту ракети 18 000 м. Повідомляється, що це локатор зазвичай розташовується від ракети з відривом близько 1000 м і лінії, складової з площиною польоту ракети 45 градусів. Вимірювання параметрів руху ракети з такою високої точністю на активній ділянці польоту дає можливість точно розрахувати точку її падіння. Локатор для спостереження. Розглянемо локатор створений за замовлення НАСА і готовий до спостереження за супутниками. Він призначався для спостереження власними супутниками і працював що з радіолокатором, який видавав координати супутника з низькою точністю. Ці координати використовувалися для попереднього наведення лазерного локатора, який видавав координати із високим точністю. Метою експерименту було визначити того, наскільки відхиляється справжня траєкторія супутника від розрахункової, — щоб отримати розподіл поля тяжіння Землі у всій її сфері. І тому на полярну орбіту був запущено супутник «Эксплорер-22 ». Його орбіта була із високим точністю, але як вихідних даних вклали інформацію, що полі тяжіння визначається формою Землі, тобто. використовували спрощену модель. Якщо ж нині у процесі польоту супутника спостерігалося зменшення висоти його щодо розрахункової траєкторії, то, очевидно, що у ділянці є аномалії на полі тяжіння. По супутнику «Эксплорер-22 «була, по повідомленню НАСА, проведена серія експериментів і частину цих даних була опублікована. У одному із повідомлень говориться, що за 960 км. помилка в дальності становила 3 м. Мінімальний кут, считываемый з кодованого устрою, дорівнював лише п’яти кутовим секундам. Цікаво, що час з’явилося повідомлення, що американців випередили у процесі роботи французькі інженери і науковці. Співробітники лабораторії Сан-Мишель де Прованса провели серію експериментів стеження те ж супутником, використовуючи лазерний локатор свого производства.

б) голографічні індикатори на лобовому стекле Для використання їх у прицельно-навигационной системі нічного бачення, настановленим винищувача F-16 і штурмовики A-10 розробили голографічний індикатор на лобовому склі. У зв’язку з тим, що габарити кабіни літаків невеликі, те з, что-бы отримати велике миттєве зору індикатора розробниками було вирішено розмістити коллимирующий елемент під приладовій дошкою. Оптична система включає три роздільних елемента, кожен із яких має властивостями дифракційних оптичних систем: центральний вигнутий елемент виконує функції коллиматора, дві інші елемента служать зміни становища променів. Розроблено метод відображення однією екрані об'єднаної інформації: у вигляді растра й у штрихової формі, яка досягається завдяки використанню зворотного ходу променя для формування растра з інтервалом часу 1.3мс, протягом якого на ТВ-экране відтворюється інформація в буквенно-цифровой форми і як графічних даних, формованих штриховым способом. Для екрана ТВ-трубки індикатора використовується вузькосмуговий люмінофор, завдяки чому забезпечується хороша селективність голографічної системи при відтворенні зображень і пропускання світла без рожевого відтінку від зовнішньої обстановки. У процесі цієї роботи вирішувалася проблема приведення зображення у відповідність із зображенням на індикаторі при польотах на малих висотах у нічний час (система нічного бачення давала кілька збільшене зображення), яким льотчик було користуватися, оскільки у своїй кілька спотворювали картина, яку можна було б отримати при візуальному огляді. Дослідження засвідчили, що у таких випадках льотчик втрачає впевненість, прагне летіти з не меншою швидкістю і великий висоті. І було створити систему, що забезпечує отримання дійсного зображення досить великої розміру, щоб льотчик міг пілотувати літак візуально вночі й у складних метеоумов, зрідка звіряючись із приладами. І тому знадобилося широке полі індикатора, у якому розростаються можливості льотчика по пілотажу літака, виявлення цілей у не стоїть осторонь маршруту і виробництву противозенитного маршруту і маневру атаки цілей. Для забезпечення цих маневрів потрібне неабияке зору по розі місця та азимуту. Зі збільшенням кута крену літака льотчик повинен мати широке полі зору у вертикалі. Установка коллимирующего елемента якомога вище і ближчі один до очам льотчика було досягнуто шляхом застосування голографічних елементів як дзеркал зміни напрями пучка променів. Хоча ускладнив конструкцію, проте дозволило використовувати прості і дешеві голографічні елементи із високим отдачей.

У розробляється голографічний координатор для розпізнавання і супроводу цілей. Основним призначенням такого коррелятора є вироблення контроль сигналів управління наведення ракети на середньому і заключному ділянках траєкторії польоту. Це досягається шляхом миттєвого порівняння зображень земної поверхні, що у полі зору системи у нижній і передньою півсфері, із зображенням різних ділянок земної поверхні по заданої траєкторії, збереженим в запоминающем устрої системи. Отже забезпечується можливість безперервного визначення місцезнаходження ракети на траєкторії з допомогою близько лежачих ділянок поверхні, що дає змогу провадити корекцію курсу в умовах часткового затемнення місцевості хмарами. Висока точність на на заключному етапі польоту досягається з допомогою сигналів корекції з частотою менше 1 гц. Для системи управління ракетою непотрібен инерциальная система координат і координати точного становища мети. Як повідомляється, вихідні дані для даної системи мають забезпечувати преварительной аерочи космічної розвідкою і складатися з серії послідовних кадрів, що становлять Фурье-спектр зображення чи панорамні фотографії місцевості, як це робиться під час використання існуючого майданного коррелятора місцевості. Застосування цієї схеми, як стверджують фахівці, дозволить виробляти пуски ракет з носія, який би поза зоною ППО противника, з кожного висоти і точки траєкторії, незалежно від ракурсі, забезпечить високу стійкість перед перешкодами, наведення керованого зброї після запуску через заздалегідь обраним і добре замаскованим стаціонарним цілям. Зразок апаратури включає у собі вхідний об'єктив, пристрій перетворення поточного зображення, працював у реальному масштабі часу, голографічної линзовой матриці, узгодженої з голографічним запам’ятовуючим пристроєм, лазера, вхідного фотодетектора і електронних блоків. Особливістю даної схеми є використання линзовой матриці зі ста елементів, мають формат 10×10. Кожна елементарна лінза забезпечує огляд всієї вхідний апаратури і, отже, всього сигналу від що надходить на вхід зображення місцевості або досягнення мети. На заданої фокальної площині утворюється відповідно 100 Фур'є спектрів цього вхідного сигналу. Отже миттєвий вхідний сигнал адресується одночасно до 100 позиціям пам’яті. Згідно з в линзовой матриці виготовляється голографічна пам’ять великий ємності з використанням узгоджених фільтрів та обліком необхідних умов застосування. Повідомляється, на етапі випробування системи було виявлено ряд її важливих характеристик. 1. Висока обнаружительная здатність як із низькою, і за високої контрастності зображення, здатність правильно впізнати вхідну інформацію, навіть є тільки п’яту частину її. 2. Можливість плавного автоматичного переходу сигналів супроводу при зміні одного зображення місцевості іншим, які мають запоминающем устрої. 3. Можливість розширення зони пуску ракети шляхом запам’ятовування кілька близько розташованих ділянок місцевості, у тому числі кожна має відповідну орієнтацію на мета. У процесі польоту ракета може швидко переведено задану траєкторію, яка від динаміки ракеты.

Список використаної литературы:

1.Энциклопедический словник юного фізика (гл.редактор Мигдал Г. Б.) Москва «Педагогіка» 1991 г.

2.О. Ф. Кабардин «Фізика» Москва «Просвітництво» 1988 г.

3."Газовые лазери" (під. ред. Н.Н.Соболева) Москва «Світ» 1968 г.

4. Л. У. Тарасов «Лазери: Дійсність і надії» Москва «Наука», 1985.