Lazeriai. Žalios lazerinės rodyklės

Nuo kietojo kūno lazerių sukūrimo iki šių dienų jų spinduliuotės galia nuolat didėjo. Tačiau jei pirmaisiais metais visų pagrindinių kietojo kūno lazerių tipų augimo tempai buvo maždaug vienodi, tai pastaruoju metu pastebimai sumažėjo rubino ir granato lazerių spinduliuotės galios augimo tempai, palyginti su neodimiu. stiklo lazeriai.  

Lazerio emisija atsiranda dėl stimuliuotos emisijos, dėl kurios fotonų emisija iš dalies sinchronizuojama. Sinchronizacijos laipsnis ir bet kuriuo metu išspinduliuojamų kvantų skaičius apibūdinamas statistiniais parametrais, tokiais kaip vidutinis išspinduliuotų fotonų skaičius ir vidutinis emisijos intensyvumas. Todėl lazerio spinduliuotės galios spektras pasirodo esąs daugiau ar mažiau siauras ir jo autokoreliacinė funkcija veikia kaip sinusinio virpesių generatoriaus, kurio išėjimo signalas yra nestabilios fazės ir amplitudės, autokoreliacijos funkcija.  

Tai daugiausia paaiškinama tuo, kad priimtinų parametrų dujinius lazerius gamina vidaus ir užsienio pramonė ir praktiškai gali naudoti telegrafo operatoriai. Tačiau šie lazeriai turi ribotą skaičių diskrečiųjų bangų ilgių, tinkamų vienspalviams ir spalvotiems holografiniams vaizdams užfiksuoti. Bangos ilgio pasirinkimą lemia ne tik lazerio spinduliuotės galia esant šiam bangos ilgiui, bet ir galimybė maksimaliai suderinti įrašymo ir atkūrimo bangos ilgius, siekiant sukurti optimalų vaizdą subjektyviam žiūrovo suvokimui.  

Fig. 147, b rodo jutiklių išdėstymo parinktis, kai naudojamas šis matavimo metodas. Matavimui naudojant vieną jutiklį, jį patartina dėti į tašką A atitinkančios difrakcijos paveikslo vietą. Tačiau naudojant vieną jutiklį, matavimo rezultatui didelę įtaką daro lazerio spinduliuotės galios nestabilumas ir netolygus intensyvumo pasiskirstymas sijos skerspjūvyje, pasireiškiantis matuojamo gaminio poslinkiu į šoną.  

Jų savybės aptartos aukščiau. Komerciniu būdu gaminamų rūšių skaičius siekia keliasdešimt. Jų spinduliuotės bangų ilgių diapazonas apima UV, VI ir IR spektrinius diapazonus. Lazerių spinduliuotės galia svyruoja nuo 0 1 mW iki 10 W.  

Mikrofluorescencija naudoja lazerio sužadinimą, kuris natūraliai turi pranašumų prieš sužadinimą įprastais šviesos šaltiniais. Didelė lazerio spinduliuotės koherentiškumas ir kryptingumas leidžia pasiekti itin didelius spinduliuotės galios tankius. Lentelėje 8.2 paveiksle palyginami skirtingų šaltinių galios tankiai. Lazerinis apšvietimas yra pats intensyviausias, o dėl didelio lazerių galios tankio mikrofluorescencinė analizė turi keletą privalumų.  

Tačiau dauguma jų buvo tiriami tirpaluose, o su pavieniais kristalais buvo atlikti tik keli išsamūs tyrimai su poliarizacijos matavimais. Situacija visiškai pasikeitė, kai atsirado nuolatinių bangų lazeris, kurio kolimuota, poliarizuota ir praktiškai monochromatinė spinduliuotė idealiai tinka net mažų pavienių kristalų Ramano spektroskopijai. Iš karto po Ramano efekto atradimo paaiškėjo kristalų Ramano anizotropijos matavimo svarba vibracijų priskyrimui. Tačiau tokie tyrimai galėjo tapti įprastiniais tik po to, kai lazeriai buvo naudojami kaip spinduliuotės šaltinis. Spindulio kolimacija yra svarbesnė už lazerio galią, o pastaroji dažnai yra mažesnė nei gerų Toronto tipo lempų, kurių naudojimas paskatino Ramano spektroskopijos vystymąsi šeštajame dešimtmetyje ir 60-ųjų pradžioje.  

Norint padidinti atomų, dalyvaujančių beveik vienu metu didinant šviesos srautą, skaičių, reikia atidėti generacijos pradžią, kad būtų sukaupta kuo daugiau sužadintų atomų, sukuriant atvirkštinę populiaciją, kuriai būtina padidinti lazerio generaciją. slenkstį ir sumažinti kokybės koeficientą. Pavyzdžiui, gali sutrikti veidrodžių lygiagretumas, o tai smarkiai sumažins sistemos kokybės koeficientą. Jei tokioje situacijoje pradedamas siurbimas, tada net ir reikšmingai apvertus populiacijos lygį, generavimas neprasideda, nes generavimo slenkstis yra aukštas. Veidrodžio pasukimas į padėtį, lygiagrečią kitam veidrodžiui, padidina sistemos kokybės koeficientą ir taip sumažina lazeravimo slenkstį. Todėl lazerio spinduliuotės galia labai padidėja. Šis lazerio generavimo valdymo būdas vadinamas Q perjungimo metodu.  

Ši galimybė praktiškai realizuojama perjungiant lazerio Q koeficientą. Tai daroma taip. Įsivaizduokite, kad pašalintas vienas iš lazerio ertmės veidrodžių. Lazeris pumpuojamas naudojant apšvietimą, o viršutinio lygio populiacija pasiekia maksimalią vertę, tačiau stimuliuojamos emisijos dar nėra. Kol populiacija vis dar apversta, anksčiau pašalintas veidrodis greitai perkeliamas į vietą. Tokiu atveju atsiranda stimuliuojama emisija, sparčiai mažėja viršutinio lygio populiacija ir atsiranda milžiniškas impulsas, kurio trukmė yra tik 10–8 s. Impulsu išspinduliavus 25 J energiją, lazerio spinduliuotės galia siekia 2 5 - 109 W – labai įspūdinga reikšmė, maždaug prilygstanti didelės jėgainės galiai. Tiesa, tokiu galios lygiu jėgainė dirba ištisus metus, o ne 10 - - 8 s. Pirmuosiuose lazeriniuose modeliuose veidrodžiai buvo judinami mechaniškai, tačiau dabar tai daroma elektrooptiškai naudojant Kerr arba Pockels celę.  

3 mitas. Lazerinių ginklų „energija“ yra nereikšminga, palyginti su šaunamaisiais ginklais. „Palyginimui: 1936 m. modelio 76 mm F-22 pabūklo galia yra apie 150 megavatų 150 kartų didesnė (nei ABL)!.. Mes neatsižvelgiame į sprogstamą energiją. Pats sviedinys vis dar yra toks pat, pagalvokite apie šį paprastą faktą: maža senovinė patranka iš Antrojo pasaulinio karo metalo laužo kaina yra šimtus kartų galingesnė už ultramodernų „kovinį“ lazerinį svėrimą. sveria dešimtis tonų ir kainuoja daugiau nei 5 milijardus JAV dolerių.

Lyginant per 0,01 sekundės išvystytą galią su nuolatinės spinduliuotės galia ir naudojant šį palyginimą, „ilgesnio naudojimo“ ginklų nepilnavertiškumo „įrodymas“ prieštarauja net mokykliniam fizikos kursui. Pabandykime lyginti taisyklingai – apskaičiuodami į tikslą siunčiamą energiją.

Žinoma, galima skaičiuoti ir naudojant energiją, bet jei tai darysi tikrai teisingai, tai bus eilės tvarka sunkiau, reikia atsižvelgti į įvairius veiksnius ir išlygas – nes tada reikia skaičiuoti efektyvi spindulio energija, ta jo dalis, kuri bus tiesiogiai išleista taikiniui sunaikinti.

Negalite kvailai paimti visos lazerio energijos, kuri buvo išsiųsta taikinio kryptimi, tai visiškai neteisinga.
Juk lazerio spindulys iš esmės skiriasi nuo kinetinių ginklų tuo, kad būdamas mažos galios ginklas gali nuo jo ženkliai atsispindėti ir veikti taikinį užtrunka eilėmis ilgiau nei sviediniui. Iš esmės lazeris šildo tam tikrą taikinio vietą dešimtis sekundžių. Šiuo atveju šiluma (energija) iš šios vietos:
nekenksmingai išleidžiama aplinkiniam orui šildyti,
nekenksmingai patenka į aplinką infraraudonųjų spindulių pavidalu,
nekenksmingai plinta dėl šilumos laidumo po visą taikinio kūną (jei sienos metalinės ir ypač jei taikinys juda).

Ir tik labai maža pluošto energijos dalis (gerai, jei 1-2%) realiai sunaikina (minkština, tirpsta, išgaruoja, sudegina) tikslinę medžiagą. Sviedinio atveju dažniausiai didžioji jo energijos dalis (įskaitant sprogmens energiją) išleidžiama būtent pataikyti į taikinį.

Štai ką apie tai galite perskaityti 2012 m. karinio jūrų laivyno kovos sistemų inžinerijos simpoziumo medžiagoje, praneša dr. Phillip Sprangle kovos laivyno lazeriuose):

Lazerio mirtingumas

Termiškai abliuojant 1/4 svaro tikslinės medžiagos reikia ~ 1,3 MJ lazerio energijos

1 MJ atitinka ~ 1/2 svaro sprogmens

5 sekundžių įjungimo laikui reikalinga lazerio galia yra > 250 kW

100 kW absorbuojamas lazerio galia 2 sek. ablatams ~ 20 gramų (~ 8 centai)

Taigi, šis inžinierius praneša, kad 100 kW absorbuojamas galia išgaruos 20 gramų medžiagos ant taikinio per 2 sekundes. Tai prilygsta maždaug 40 gramų sprogmenų. Ypač pabrėžiama, kad kalbame ne apie spindulio išėjimo galią, o apie tą, kurią visiškai sugeria medžiaga. Tačiau jis kukliai nutylėjo, kokios skleidžiamos galios reikia, kad tiek energijos būtų sugerta į taikinį. Aišku, nes skaičiai bus visiškai nepasiekiami.

Jei kas nors mano, kad ten esantis sviedinys ar kulka taip pat išeikvoja daug energijos įveikiant oro pasipriešinimą, tai su lazeriu viskas yra daug blogiau (žr. žemiau).

Dar didesnė problema kyla, jei skaičiuojame pagal energiją, o ne pagal galią: kai skaičiuojame pabūklo siunčiamą energiją, kokį ugnies greitį turėtume priimti? Yra kelių dydžių skirtumas.
Tačiau mūsų informatorius yra ne tik puikus fizikas, bet ir šaunamųjų ginklų specialistas!
Jis žino, koks ugnies greitis:

12,7 mm NSV sunkiojo kulkosvaidžio snukio energija 15-17,5 kJ, su koviniu ugnies greičiu 80-100 šovinių per minutę. Kitaip tariant, net 100 kW galios lazeris yra „trys su puse“ sunkieji kulkosvaidžiai (6000 kJ/min, palyginti su 1750)

Tai tiesiog nuostabu – paėmė jis kovoti„Uolos“ ugnies greitis. Tie. ugnies greitis, atsižvelgiant į nukreipimo/perkrovimo/aušinimo pertraukėles.
Bet lazerio atveju jis neatsižvelgė į šias pertraukas, jis paėmė momentinę galią, impulsą.
Dar vienas palyginimas tarp piršto ir asilo.
Jei lazeriui naudojate 100 kW (t. y. didžiausią galią), tada kulkosvaidiui turite paimti techninis(pikiausias) ugnies greitis šiuo metu. Kuris "Utes" yra 700-800 šovinių / min.
Ir tada mes gauname 13 000 kJ / min kulkosvaidžiui, palyginti su 6 000 kJ / min 100 kW lazeriu. Ir tai vis dar kukli.

Galite pasiimti greitą ugnį su besisukančiu statinių bloku ir 6000 šovinių per minutę greičiu.
Ir pasiekti, kad jo siunčiama energija būtų didesnė nei 100 tūkst. kJ/min. Dviem dydžiais daugiau nei lazeris!
Taigi šiuo atveju lazeris rūko į šoną, kad ir kaip jį skaičiuotum – ar galia, ar išėjimo energija.
Su nepalyginamai didesniais dydžiais. Ar prisimename, kas yra 100 kW galios kietojo kūno lazeris?

Tačiau grįžkime prie patrankos. F-22 snukio energija siekia 1,35 MJ, o ABL – 1,1 MW, t.y. 1,1 MJ KAS SEKUNDĘ. Taigi lazeris per minutę iššauna 48 „apvalkalus“. Pavertę megavatą į TNT, gauname 240 g sprogstamųjų medžiagų per sekundę ir 14,4 kg per minutę, o tai prilygsta 18 didelio sprogstamųjų sviedinių iš to paties ginklo turiniui.

Tačiau dar geriau grįžti prie supratimo, kad visi šie skaičiavimai su energija iš pradžių buvo pradėti siekiant palyginti mirtingumas tam tikros galios lazeris su vamzdine artilerija (arba šautuvu).
Apie tai rašiau keletą kartų, bet Požidajevas negalėjo to įveikti. Vietoj to, jis pakeitė mano įvertinimus savais, visiškai nesuprasdamas jų fizinės reikšmės. Jis paėmė sugalvotas formules, kvailai pakeitė skaičius ir gavo gryną nesąmonę – tarsi minutinis ABL lazerio „šūvis“ prilygtų 50 sviedinių iššaudymui į taikinį 76 mm patranka.
Nors jis negalėjo nepamatyti mano pateikto vaizdo įrašo, kuriame aiškiai parodytas šio megavato ABL poveikis raketai:

Čia lazeris šviečia 20 sekundžių? Tai yra, remiantis Požidajevo „energijos“ skaičiavimais, paaiškėjo, kad lazeris „išmetė 16 F-22 sviedinių“, o taikinė raketa atlaikė net 15 pataikymų iš 76 mm GUN ir 16-ąją kažkas nuskriejo. nuo jo.
Šis stebuklas turi du paaiškinimus:
arba tikslinė raketa buvo šarvuota kaip vokiečių tankas „Tigras“,
arba mūsų „fiziko“ energijos skaičiavimai yra nesąmonė, kurią sukelia visuotinis nesusipratimas, kad šie skaičiavimai padeda įvertinti įtakos taikiniui, o ne kvailas žongliravimas skaičiais iš noro ginčytis, taip pat klaidingas supratimas, kad lazerio išėjimo energija neturėtų būti painiojama su absorbuota energija.

Išvada akivaizdi, hmm...

Pastebiu, kad kukliai apskaičiavau pistoleto galią, remdamasis paties šūvio galia, o laikas, per kurį sviedinys atsitrenkia į taikinį, dažnai yra daug trumpesnis nei pagreičio laikas vamzdyje, o tai reiškia galią pataikyti į taikinį. tikslas bus dar didesnis. Joks lazeris net nepriartėja.

Taip pat gali kilti prieštaravimas, kad ginklas, esantis tokiu atstumu, į kurį pataikys lazeris, arba nepataikys, arba nepasieks.
Taigi kokios problemos? Paimkite orlaivio valdomą raketą arba priešlėktuvinę raketą. Jie taip pat įtraukti į įprastų ginklų sąvoką ir taip pat visais atžvilgiais pranašesni už lazerius.

Tačiau tikroji lazerio „vertė“ yra didesnė. Faktas yra tas, kad net ir tikslingai šaudant iš šaunamojo ginklo, pagrindinė „energijos“ dalis atitenka ne priešui, o aplinkiniam kraštovaizdžiui. Tai lemia keliolika veiksnių (vėjas, drėgmės svyravimai, oro slėgio ir temperatūros svyravimai, Koriolio jėga ir kt.), kurie užtikrina neišvengiamą kulkos/sviedinio sklaidą. O fotonų srautas skrenda tiksliai ten, kur buvo išsiųstas – neįskaitant daug neproduktyvių nuostolių

Pirma, čia Požidajevas, matyt, pamiršo valdomus ginklus, kurie visai neturi pataikyti į aplinkinį kraštovaizdį.

Antra, jam labai bloga žinia – vėjas, drėgmė, dulkės ir net tiesiog oras daug mirtinai veikia lazerio spindulio energiją nei kulkos/sviediniai.

Būdinga tai, kad kovodamas su mitais jis visiškai ignoravo šią sudėtingą lazerinių ginklų problemą. Toks kruopštus paneigėjas: čia skaitome, čia neskaitome, o štai žuvį apvyniojome.
Tiesa, aš taip pat ką tik tai aprašiau anksčiau bendrais bruožais.

Dabar, matyt, laikas atskleisti šią problemą išsamiau ir su skaičiais, nes vien dėl to neįmanoma sukurti veiksmingų lazerinių ginklų atmosferinėmis sąlygomis ir tikroje kovoje.

Tam panaudosiu atitinkamus mokslinius tyrimus iš Karinio jūrų laivyno tyrimų laboratorijos apie didelės energijos lazerio spindulių sklidimą įvairiomis sąlygomis (Propagation of High Energy Laser

Sijos įvairiose aplinkose). (ačiū draugui už patarimą sergeyvz )
Pažvelkime į keletą įdomių grafikų iš ten:








Šie grafikai rodo, kaip spindulio galia, pasiekianti tikslą 5 kilometrų atstumu, priklauso nuo skleidžiamos galios, esant skirtingiems bangų ilgiams ir skirtingoms atmosferos sąlygoms (mieste, jūroje, dykumoje ir kaime).
Mus domina 1,045 μm bangos ilgis (tamsiai mėlyna kreivė), tai labai artima perspektyvių kietojo kūno lazerių spinduliuotei (1,06 JHPSSL).
Pirma, paaiškėja, kad miesto ore (esant 10 km matomumui) yra 30 kW slenkstis, tai yra, daugiau galios tiesiog nepasieks tikslo, nesvarbu, kokią galią mes išskirsime, net kelis megavatus.
Visa kita sugers/išsklaidys miesto dulkės.
Tai yra, mieste, jo „švariame“ ore, koviniai lazeriai praktiškai nepritaikomi.
Už miesto ribų, kaimo vietovėse, riba yra apie 400 kW, tai irgi nėra daug.
Tokiu atveju skleidžiama galia turėtų būti apie 1,3 MW – likusi dalis bus išsklaidyta pakeliui.

Iš kur atsiranda ši riba? Faktas yra tas, kad ore esantis kietųjų dalelių aerozolis sukelia itin nemalonų reiškinį lazerių inžinieriams – šiluminį pluošto susiliejimą.
Mechanizmas yra toks – pradedant nuo tam tikros galios, lazeris įkaitina kietąsias daleles tiek, kad jos suyra/garuoja ir intensyviau šildo orą, oras plečiasi ir pradeda dirbti pluoštui kaip defokusuotas, sklaidantis objektyvas.
Tolesnis spindulio galios padidėjimas tik padidina „neryškios energijos“ dalį.

Dykumoje ir jūroje situacija geresnė, ten nėra slenksčio lazeriui, kurio bangos ilgis yra 1,06, tačiau nuostoliai vis tiek labai dideli - 5 kilometruose prarandama atitinkamai nuo 70 iki 50% spindulio energijos. . Tai aiškiai parodo, kodėl amerikiečiai taip mėgsta demonstruoti savo lazerius dykumose (White Sands) ir jūroje.

Palyginimui, nors patrankos sviedinys dėl stabdymo 5 km atstumu praras 70% savo kinetinės energijos, tačiau jame esančio sprogmens energija pakeliui nesumažės. Su lazeriu tai neįmanoma.

Taip pat reikėtų suprasti, kad čia neskaičiuojami krituliai, rūkas ar bet kokia oro tarša. Tokiose situacijose spindulys susilpnėja jau kelis kartus ir iki visiško gedimo, o tai sumažina lazerinių ginklų naudojimą tik esant geram orui ir nesant dūmų uždangos arba dulkių ir dūmų nuo sprogimo.

Taigi tiesiog sviedinys skrenda ten, kur buvo išsiųstas, ir sąžiningai pristato savo TNT į taikinį, o pakeliui esantys „lazerio spindulio fotonai“ šildo orą, vandenį, dulkes ir skrenda dažniausiai bet kur, bet ne į taikinys.

4 mitas. Lazerio efektyvumas – procentų vienetai.

Tiesą sakant, koviniams lazeriams tai yra iki 20,6%, ir tai nėra riba. Įgyvendinant RELI programą, efektyvumą planuojama padidinti iki 25 proc. Šviesolaidinių lazerių, kuriuos Raytheon pritaikė karinėms reikmėms, efektyvumas jau siekia apie 30 proc. Šaunamiesiems ginklams – 20-40 proc.

5 mitas. Lazerio spindulys turi didžiulį difrakcijos skirtumą.

„Čia įsigalioja fiziškai neįveikiamas difrakcijos dėsnis, kuris teigia, kad lazerio spinduliuotė visada skiriasi kampu = bangos ilgis / pluošto skersmuo Jei paimtume konkrečiai kovinį infraraudonųjų spindulių lazerį, kurio bangos ilgis yra 2 mikronai (veikia koviniai lazeriai ir kt.). esant tokiam ilgiui .) ir spindulio skersmuo yra 1 cm, tada gausime 0,2 miliradianų divergencijos kampą (tai labai mažas neatitikimas – pavyzdžiui, įprasti lazeriniai rodyklės/atstumo ieškikliai skiriasi 5 miliradianais ar daugiau). 0,2 mrad 100 metrų atstumu padidins dėmės skersmenį nuo 1 cm iki maždaug 3 cm (jei kas dar prisimena mokyklos geometriją, tai yra, smūgio tankis proporcingai plotui sumažės 7 kartus). 100 metrų, o už kilometro spindulio tankis sumažės 300 kartų.

Tiesą sakant, kovinis lazeris, skleidžiantis spindulį, kurio pradinis skersmuo yra 1 cm, yra maždaug toks pat, kaip ir mažieji žali žmogeliukai... t.y. nesveikos fantazijos vaisius, neapkrautas bent minimaliomis žiniomis.

Tai man labiausiai patinka.
Faktas yra tas, kad jei kokie nors lazeriai iš tikrųjų buvo naudojami kaip naikinimo priemonė mūšio lauke, tai buvo su tokiu (ar net mažesniu) spinduliu. Tiesiog pats draugas Požidajevas neapkrauna net minimalių žinių apie tai. Kalbame apie vadinamuosius apakinti (akinamieji lazeriai). Natūralu, kad jų greitai besiskiriantis spindulys nebuvo kliūtis, nes to pakako apakinti.

Iš tikrųjų, naudojant fokusavimo optiką, difrakcijos divergencija yra apytiksliai λ/D, kur lambda yra bangos ilgis, o D yra veidrodžio skersmuo (dar žinomas kaip pradinis pluošto skersmuo, kuris palaipsniui siaurėja link taikinio dėl fokusavimo; a) didelis pradinis „storis“ užtikrina mažą difrakcijos divergenciją).

ABL atveju bangos ilgis yra 1,315 mikrono, o veidrodžio skersmuo yra 1,5 m, padalijus vieną iš kito, gauname maždaug 10 nuokrypį iki minus 6-osios radianų galios. Kitaip tariant, Boeing lazerio spindulys kilometro atstumu „išsiskleis“ tik... 1 milimetrą. 200 km atstumu difrakcijos divergencija bus 20 cm Faktinė ABL pluošto divergencija viršija difrakcijos ribą tik 1,2 karto.

Faktiškai naudojant ginklus mūšio lauke, negalima naudoti 1,5 metro arba 50 cm skersmens veidrodžių ar sudėtingų fokusavimo optikos sistemų. Priešingu atveju rezultatas yra ne koviniai lazeriai, o daugiakampiai manekenai, skirti jiems demonstruoti idealiomis sąlygomis. Jei norime turėti kažką panašaus į lazerinį kulkosvaidį, tai jis turėtų būti maždaug kulkosvaidžio dydžio ir nebijoti smūgio, vibracijos, purvo ir pan. Todėl visos idėjos, bandančios optiniais triukais apeiti difrakcijos divergenciją, iškart žlunga – spindulys iš pradžių turi būti plonas.

Tačiau tose siaurose taikymo nišose, kai vis dar galima naudoti precizišką didelį veidrodį, kaip „Boeing Anti-Missile Laser“ (ABL) atveju, difrakcijos problemos išvengimas lėmė dar vieną komišką efektą – paaiškėjo, kad šis lazeris turi fiksuotas židinio nuotolis, nes fokusuojant jo veidrodis iš esmės negali pakeisti jo kreivumo. Tai 30 cm storio keraminis monolitas, šlifuoti/poliruoti reikia ištisus metus!
Atitinkamai ABL galėjo pataikyti tik į taikinius tam tikrame siaurame diapazone, kuriame spindulys buvo nukreiptas iki krepšinio kamuolio dydžio. Jei raketa būtų pakilusi už kelių kilometrų nuo lėktuvo, tokiu atstumu ji būtų turėjusi per storą, 1,5 metro skersmens spindulį ir greičiausiai būtų bejėgė. Bet kokiu atveju bandymai artimais atstumais kažkodėl nebuvo pademonstruoti. Būtų juokinga.

6 mitas. Jūs galite lengvai apsisaugoti nuo lazerinių ginklų- pavyzdžiui, aliuminio veidrodis.

Iš tiesų, metalai gali turėti neįtikėtinus atspindžio koeficientus. Tačiau, pirma, šie koeficientai iš esmės yra „popieriniai“. Tikra raketa po paleidimo bus pažeista ir užteršta.

O kaip? Pasirodo, tikros kovinės raketos Požidajevo fantazijų pasaulyje yra visiškai padengtos nešvarumais ir įbrėžimais nuo galo iki uodegos. Lazeris juk neieškos švarių vietų, pataikys kur tik reikia. Ir ten turi būti nešvarumų ir pažeidimų, antraip lazeriniai darbuotojai apgaus.

Antra, metalų atspindys artimojo infraraudonųjų spindulių diapazone paprastai yra labai vidutinis – būtent čia veikia šiuolaikiniai koviniai lazeriai. Pavyzdžiui, aliuminis, kurio veikimas yra vienas geriausių, turi didžiulį atspindį IR diapazone. Tačiau, kai bangos ilgis yra 1 mikronas, atspindžio koeficientas sumažėja iki 75%. Tuo tarpu šiuolaikiniai „hiperboloidai“ išskiria būtent 1 mikrono „kaimynystėje“ (ABL - 1,315 mikrono). Tuo pačiu metu 25% šimtų kilovatų yra daugiau nei pakankamai, kad įkaistų ir ištirptų plonas viršutinis odos sluoksnis, tada atspindys baigsis - lazerio spinduliuotės sugertis greitai didėja kylant temperatūrai ir staigiai šokinėja. po lydymosi pradžios.

Gerai, pažiūrėsim kokie jie iš tikrųjų metalų atspindžio koeficientai artimoje IR diapazone.

Čia pirmoji trūkinė linija (Nd:YAG) 1 mikrono srityje tiksliai atitinka mūsų kovinių kietojo kūno lazerių spinduliuotę.

Pasirodo, aliuminis sugeria tik apie 7% šios spinduliuotės, tai yra, atspindi 93%, o ne 75%.
O jei darysite vario, sidabro ar aukso dengimą, tai atspindės iki 97-99%.
Beje, titanas taip pat atspindi apie 95 proc. „Labai vidutiniai šansai“, taip.
O kas labiausiai įžeidžia Metalo kaitinimas padidina absorbcijos koeficientą. Tačiau tai netaikoma labai atspindintiems negeležies metalams, tokiems kaip varis ir aliuminis, nes šie metalai derina didelį atspindį ir aukštą šilumos laidumą, o tai sumažina pjovimo lazeriu efektyvumą. Taigi raketa negalės „nutirti ir baigti atspindėti“, kaip sugalvojo Požidajevas.

O kaip su „vaikišku“ klausimu – „jei lazerio spindulį galima sufokusuoti ir nukreipti veidrodžiu, tai kodėl negalite apsisaugoti veidrodžiu“? Pačiuose lazeriuose dažniausiai naudojami daugiasluoksniai dielektriniai veidrodžiai, galintys atspindėti daug – bet itin siaurame diapazone ir tik griežtai apibrėžtais kampais. Be to, jie aušinami – o to dažniausiai neįmanoma padaryti su visu taikinio paviršiumi.

Mūsų drąsus informatorius pareiškė, dar kartą nekreipdamas dėmesio į paprasčiausią ir 100% efektyvią mano pasiūlytą apsaugą – abliatyviąją dervą. Kurį saugo besileidžiantys erdvėlaiviai ir ICBM kovinės galvutės.
Ir kuris, išgaravęs, gali pašalinti milžiniškus išorinės šilumos srautus.

7 mitas. Neįmanoma išspręsti lazerių perkaitimo problemos. „Kiekvienam megavatui energijos susidaro 4 megavatai šilumos, kuri gali įkaitinti orlaivį ir sudeginti iki žemės. Aušinimo sistema, kurios dujų srauto greitis yra 1800 m/s (Laval antgalis), nepajėgė. išpūsti visą generuojamą šilumą iš fiuzeliažo.

Tiesą sakant, šilumos kiekio „panaudojimas“ megavatų vienetais savaime yra gana nereikšmingas. Ar kas nors matė „įkaitusį“ dyzelinį lokomotyvą? Tuo tarpu neblogas poros megavatų galios dyzelinas į alyvą ir aušinimo sistemą išmeta daugiau nei megavatą šilumos. Daug mažiau paprasta yra užduotis pašalinti šilumą iš riboto paties „pistoleto“ tūrio. ABL cheminio lazerio atveju įkaitinti reakcijos produktai tiesiog išpučiami iš rezonatoriaus (naudojant liūdnai pagarsėjusį Laval antgalį), o tada aušinimui naudojamas skystas amoniakas. Gana stambi sistema su probleminiais kriogeniniais komponentais – tačiau ji tikrai gali „atgauti“ labai įspūdingus šilumos kiekius.

Ši problema iš tikrųjų buvo išspręsta daugiau ar mažiau tik atviros grandinės cheminių dujų lazeriams – jie kvailai į aplinką išleidžia karštas toksiškas dujas. Bet atrodo, kad mūsų pažanga pasiekė kietojo kūno lazerius? Ten viskas daug blogiau.

Taktiniai kietojo kūno lazeriai, kurie turi atsikratyti 400 kW šilumos, gali apsieiti be kriogeninių „šaldytuvų“. Taigi HELLADS yra normalios kietosios būsenos ir lazerio „sukirtimo“ su skystu darbiniu skysčiu produktas; pastarojo cirkuliaciją ir pašalina šilumos perteklių už „pistoleto“. Pastebėtinas ir naujausias „General Atomic“ gaminys – šiluminės energijos akumuliatorius, specialiai sukurtas lazeriams vėsinti. 35 kg sveriantis modulis gali sugerti 230 kW – nuo ​​šilumos tirpsta daug energijos sunaudojanti vašką primenanti medžiaga. Dėl to HELLADS režimas yra iki dviejų minučių nepertraukiamo spinduliavimo, po kurio daroma trisdešimties sekundžių pertrauka.

Šiandien tokių HELLADS nėra. Toks taktinis lazeris dar nebuvo sukurtas, net eksperimentinio modelio pavidalu.
Dabartinė šio projekto būklė yra tokia: sukurtas ir išbandytas tam tikras pirminis 34 kW modulis (dar 2011 m.), o dabar reikia padidinti galią iki 150 kW. Be to, jie planavo tai padaryti iki 2012 m. pabaigos, tačiau vis dar tylu. Jokių naujienų. „General Atomics“ svetainėje taip pat tyla, nuolatiniai pažadai, iš kurių išplaukia, kad 150 kW galios lazeris dar nesukurtas. Atrodo, kad akmeninė gėlė neišnyra.
Kalbant apie šiluminę bateriją, tai paskutinė žinia apie ją buvo iš 2010 m., o ten jos talpa pateikta - 3 MJ. Tai reiškia, kad jis gali užtikrinti tik 5 sekundžių aušinimą 150 kW lazeriui. Taigi čia, vietoj faktų, vėl kažkoks neuždengtas Požidajevo fantazijų srautas.

8 mitas. Koviniams lazeriams nėra galingų ir kompaktiškų energijos šaltinių.

Iš dalies tai tiesa – 100 kW galios kietojo kūno lazerio dar negalima uždėti ant mažesnio už sunkvežimį, nes po ranka reikia turėti 500 kW generatorių ir atitinkamos galios kondensatorius. Tai yra tikrasis problemos mastas, neturintis nieko bendro su fantazijomis apie „branduolinius reaktorius“. Praktiškai hibridinė sunkvežimio HEMTT versija - HEMTT A3, net ir pagrindinėje konfigūracijoje, turi 350 kilovatų elektros generatorių, galintį tiekti iki 200 kW „eksportuojamos“ energijos. Variklio galią padidinus iki 505 AG. A3 gali suteikti 400 kW „išoriniam“ vartotojui. Puikus papildymas yra 1,5 megadžaulio kondensatorių bankas. Kitaip tariant, ten, kur blogosferos gyventojai įsivaizduoja elektrines, iš tikrųjų gresia vienas sunkvežimis, nors ir gana aukštųjų technologijų.

Aukščiau jau parodžiau, koks yra tikrasis problemos mastas ir kaip klysta Požidajevas, padėdamas 100 kW galios lazerį ant aukštųjų technologijų sunkvežimio.

9 mitas. Kiekvienas lazerio šūvis kainuoja milijonus.

Realiai vienas ABL šūvis kainuoja 10 000 USD; vidaus „16 milijonų“ yra propaganda... perdėjimas. Tai yra apytikslė paprasto nešiojamo ATGM, tokio kaip Fagot, kaina. Rimtesnės prieštankinės raketos kainuoja dešimtis tūkstančių dolerių, „Maverick“ (28 km nuotolio raketa „oras-žemė“) – 154 tūkst. USD, viena „Patriot“ raketa – 3,8 mln. USD kad ABL - net už vandenilio fluoridą THEL buvo 2-3 tūkstančiai dolerių, nepaisant to, kad iš tikrųjų šis lazeris nenaudojo vandenilio, o gana brangaus deuterio.

Manoma, kad vienos valandos naudojimosi lazeriu „Boeing“ kaina bus didesnė nei 92 000 USD.
Iš viso jis galėjo iššauti 4-6 šūvius ir turi patruliuoti keliasdešimt valandų.
Vadinasi, minimaliu įvertinimu, jo šūvio kaina siekia apie šimtus tūkstančių dolerių.

Mitas 10. Visas problemas, kurias galima išspręsti lazeriniais ginklais, galima lengviau ir pigiau išspręsti tradicinėmis priemonėmis.

Ši teorija jau įrodė savo nenuoseklumą. Pavyzdys – Izraelio bandymai apsiginti nuo „Hamas“ raketų atakų pasitelkiant gaudomąsias raketas (sistemą „Iron Dome“). Vienas priešraketos paleidimas kainuoja 30-40 tūkstančių dolerių Raketos „Grad“ kaina yra apie 1 tūkst., „Kassam“ raketos kaina neviršija 200 USD. Taigi perėmimas kainuos 40-200 kartų brangiau nei pati puolimo priemonė. Kaip ta proga pažymėjo „Hamas“ atstovas Tariqas Abu Nazaras, „jei kiekvienas mūsų raketų paleidimo smūgis izraeliečiams kainuos dešimtis tūkstančių dolerių, manysime, kad tikslas pasiektas“. Dėl to kai kurie pikti laikraščių kūrėjai dėl „pjovimo“ kaltina ne lazerių kūrėjus, o tuos, kurie uždarė atitinkamą Izraelio ir Amerikos programą. „Centurion“ sistema taip pat pasirodė esanti ribota dėl savo mažo nuotolio ir didžiulių amunicijos sąnaudų.

Izraelio kovos su raketų atakomis istorija įrodė visiškai priešingą.
Kaip žinoma, THEL lazerinė sistema iš pradžių buvo sukurta šiam tikslui.
Izraelis išleido daug pinigų, bet viskas baigėsi niekuo – sistema akivaizdžiai nebuvo pasirengusi kovai ir projektas buvo uždarytas.
Jo lemtingi trūkumai projekto dalyviams buvo akivaizdūs nuo pat pradžių – tai, kad žmonės tiesiogine prasme sėdėjo ant tankų su itin toksiškais komponentais, o tai baigtųsi nelaimėmis, jei pigi raketa pataikytų į įrenginį. oras.

Dėl to izraeliečiai atėjo prie senų gerų priešlėktuvinių raketų „Iron Dome“ sistemos ir dabar jas masiškai naudoja.
Matyt, jie mano, kad žala dėl palestiniečių raketų pataikyti į apgyvendintas vietoves ir dėl civilių gyventojų žūčių vis dar yra didesnė už gaudomųjų raketų kainą.

Žinoma, tai nėra visas legendų apie lazerius sąrašas. Dauguma jų pastatyti tuo pačiu principu – arba sąmoningu melu, arba atsargiai musę paverčiant drambliu. Tiesą sakant, lazeriai mūšio lauke yra tikri, o juos galinti įsigyti kariuomenė gaus įspūdingą pranašumą.

Sakė lazerio ventiliatorius, tiesiogine prasme kiekvieną mitą pagrįsdamas sąmoningu melu, juokingais išradimais ir iškraipymais.

Taigi tikra yra tik stulbinantis nesuinteresuotų lazerinių ginklų čempionų techninis neraštingumas ir beribis jo kūrėjų apetitas ir nesąmonė.

Todėl ši tema su lazeriniais ginklais gali būti puikiai panaudota kaip lakmuso popierėlis neraštingiems karo ekspertams ir kitiems žurnalistams atpažinti.

Lazerio spinduliuotės trukmė

Trukmė nustatoma pagal lazerio konstrukciją. Galima išskirti šiuos tipinius spinduliuotės pasiskirstymo laikui bėgant būdus:

Nepertraukiamas režimas;

Impulsinis režimas, impulso trukmė nustatoma pagal siurblio lempos blyksnio trukmę, tipinė trukmė Dfl ~ 10-3 s;

Rezonatoriaus Q perjungimo režimas (spinduliavimo impulso trukmę lemia siurbimo perteklius virš lazerio slenksčio ir Q faktoriaus įjungimo greitis ir greitis, tipinė trukmė yra 10-9-10 intervale -8 s, tai vadinamasis nanosekundžių spinduliavimo trukmės diapazonas);

Sinchronizacijos režimas ir išilginiai režimai rezonatoriuje (spinduliavimo impulso trukmė Dfl ~ 10-11 s - pikosekundinis spinduliavimo trukmės diapazonas);

Įvairūs priverstinio spinduliavimo impulsų trumpinimo režimai (Dfl ~ 10-12 s).

Spinduliuotės galios tankis

Lazerio spinduliuotę galima sutelkti į siaurą spindulį su dideliu galios tankiu.

Spinduliuotės galios tankis Ps nustatomas pagal spinduliuotės galios, einančios per lazerio pluošto skerspjūvį, santykį su skerspjūvio plotu ir turi matmenį W cm-2.

Atitinkamai, spinduliuotės energijos tankis Ws nustatomas pagal energijos, einančios per lazerio pluošto skerspjūvį, santykį su skerspjūvio plotu ir turi matmenį J cm-2.

Lazerio spindulio galios tankis pasiekia dideles reikšmes, nes pridedama daugybė atskirų atomų, kurie toje pačioje fazėje patenka į pasirinktą erdvės tašką, koherentinės spinduliuotės energiją.

Naudojant optinių lęšių sistemą, koherentinė lazerio spinduliuotė gali būti sufokusuota į mažą plotą, panašų į objekto paviršiaus bangos ilgį.

Lazerio spinduliuotės galios tankis šioje vietoje pasiekia milžiniškas vertes. Svetainės centre galios tankis yra:

čia P – lazerio spinduliuotės išėjimo galia;

D – optinės sistemos lęšio skersmuo;

l - bangos ilgis;

f yra optinės sistemos židinio nuotolis.

Didžiulio galios tankio lazerio spinduliuotė, veikianti įvairias medžiagas, sunaikina ir net išgarina jas krintančios fokusuotos spinduliuotės srityje. Tuo pačiu metu lazerio spinduliuotės patekimo į medžiagos paviršių srityje ant jo susidaro šimtų tūkstančių megapaskalių lengvas slėgis.

Dėl to pastebime, kad fokusuojant lazerio spinduliuotę į tašką, kurio skersmuo yra maždaug lygus spinduliuotės bangos ilgiui, galima gauti 106 MPa šviesos slėgį, taip pat didžiulius spinduliuotės galios tankius, siekiančius 1014 -1016 W.cm-2, o temperatūra iki kelių milijonų kelvinų.

Optinio kvantinio rezonatoriaus blokinė schema

Lazeris susideda iš trijų pagrindinių dalių: aktyviosios terpės, siurblio įrenginio ir optinės ertmės. Kartais pridedamas ir terminio stabilizavimo įtaisas.

3 pav. Lazerinė blokinė schema

1) Aktyvi terpė.

Rezonansinei absorbcijai ir stiprinimui dėl stimuliuojamos emisijos būtina, kad banga praeitų per medžiagą, kurios atomai ar atomų sistemos būtų „suderintos“ į norimą dažnį. Kitaip tariant, energijos lygių E2 - E1 skirtumas medžiagos atomams turi būti lygus elektromagnetinės bangos dažniui, padaugintam iš Planko konstantos: E2 - E1 = hn. Be to, kad stimuliuojama emisija vyrautų prieš absorbciją, viršutiniame energijos lygyje turi būti daugiau atomų nei apatiniame. Paprastai tai neįvyksta. Be to, bet kuri atomų sistema, pakankamai ilgam palikta sau, žemoje temperatūroje patenka į pusiausvyrą su aplinka, t.y. pasiekia žemiausios energijos būseną. Esant aukštesnei temperatūrai, kai kurie sistemos atomai yra sužadinami šiluminiu judėjimu. Esant be galo aukštai temperatūrai, visos kvantinės būsenos būtų vienodai užpildytos. Tačiau kadangi temperatūra visada yra baigtinė, vyraujanti atomų dalis yra žemiausioje būsenoje, o kuo aukštesnės būsenos, tuo jos mažiau užpildytos. Jei esant absoliučiai temperatūrai T žemiausioje būsenoje yra n0 atomų, tai sužadintos būsenos atomų, kurių energija dydžiu E viršija žemiausios būsenos energiją, gaunamas Boltzmanno skirstinys: n=n0e -E/kT, kur k yra Boltzmanno konstanta. Kadangi pusiausvyros sąlygomis žemesnėse būsenose visada yra daugiau atomų nei aukštesnėse, tokiomis sąlygomis visada vyrauja absorbcija, o ne amplifikacija dėl stimuliuojamos emisijos. Tam tikros sužadintos būsenos atomų perteklius gali būti sukurtas ir palaikomas tik dirbtinai perkeliant juos į šią būseną ir greičiau nei jie grįžta į šiluminę pusiausvyrą. Sistema, kurioje yra sužadintų atomų perteklius, linkusi į šiluminę pusiausvyrą ir turi būti palaikoma nepusiausvyros būsenoje, sukuriant joje tokius atomus.

2) Rezonatorius.

Optinis rezonatorius – tai specialiai suderintų dviejų veidrodžių sistema, parinkta taip, kad dėl spontaniškų perėjimų rezonatoriuje atsirandanti silpna stimuliuojama emisija būtų daug kartų sustiprinta, pereidama per tarp veidrodžių esančią aktyvią terpę. Dėl daugybinių spinduliuotės atspindžių tarp veidrodžių vyksta aktyviosios terpės pailgėjimas rezonatoriaus ašies kryptimi, o tai lemia didelį lazerio spinduliuotės kryptingumą. Sudėtingesni lazeriai naudoja keturis ar daugiau veidrodžių, kad suformuotų ertmę. Šių veidrodžių gamybos ir montavimo kokybė yra labai svarbi gautos lazerinės sistemos kokybei. Taip pat lazerinėje sistemoje gali būti montuojami papildomi įrenginiai įvairiems efektams pasiekti, pavyzdžiui, besisukantys veidrodžiai, moduliatoriai, filtrai ir absorberiai. Jų naudojimas leidžia keisti lazerio spinduliuotės parametrus, pavyzdžiui, bangos ilgį, impulso trukmę ir kt.

Rezonatorius yra pagrindinis veiksnys, lemiantis veikimo bangos ilgį, taip pat kitas lazerio savybes. Yra šimtai ar net tūkstančiai įvairių darbinių skysčių, ant kurių gali būti pastatytas lazeris. Darbinis skystis „siurbiamas“, kad būtų gautas elektronų populiacijos inversijos efektas, kuris sukelia stimuliuojamą fotonų emisiją ir optinio stiprinimo efektą. Lazeriuose naudojami šie darbiniai skysčiai.

Skystis, pavyzdžiui, dažų lazeriuose, susideda iš organinio tirpiklio, tokio kaip metanolis, etanolis arba etilenglikolis, kuriame yra ištirpinti cheminiai dažai, tokie kaip kumarinas arba rodaminas. Dažų molekulių konfigūracija lemia darbinį bangos ilgį.

Dujos, tokios kaip anglies dioksidas, argonas, kriptonas arba mišiniai, pvz., helio-neono lazeriuose. Tokie lazeriai dažniausiai pumpuojami elektros iškrovomis.

Kietosios medžiagos, tokios kaip kristalai ir stiklas. Kieta medžiaga dažniausiai legiruojama (aktyvuojama) pridedant nedidelį kiekį chromo, neodimio, erbio ar titano jonų. Tipiški naudojami kristalai yra aliuminio granatas (YAG), itrio ličio fluoridas (YLF), safyras (aliuminio oksidas) ir silikatinis stiklas. Dažniausi variantai yra Nd:YAG, titano safyras, chromo safyras (taip pat žinomas kaip rubinas), chromu legiruotas stroncio ličio aliuminio fluoridas (Cr:LiSAF), Er:YLF ir Nd:stiklas (neodimio stiklas). Kietojo kūno lazeriai dažniausiai pumpuojami blykstės lempa ar kitu lazeriu.

Puslaidininkiai. Medžiaga, kurioje elektronų perėjimą tarp energijos lygių gali lydėti spinduliuotė. Puslaidininkiniai lazeriai yra labai kompaktiški ir pumpuojami elektros srove, todėl juos galima naudoti vartotojų įrenginiuose, pavyzdžiui, CD grotuvuose.

3) Siurbimo įrenginys.

Siurblio šaltinis tiekia energiją sistemai. Tai gali būti elektros kibirkšties tarpas, blykstės lempa, lanko lempa, kitas lazeris, cheminė reakcija ar net sprogmuo. Naudojamo siurbimo įrenginio tipas tiesiogiai priklauso nuo naudojamo darbinio skysčio, taip pat lemia energijos tiekimo į sistemą būdą. Pavyzdžiui, helio-neoniniai lazeriai naudoja elektros iškrovas helio ir neono dujų mišinyje, o lazeriuose, kurių pagrindas yra neodimiu legiruotas itrio aliuminio granatas (Nd:YAG lazeriai), naudojama fokusuota šviesa iš ksenoninės blykstės lempos, o eksimeriniai lazeriai naudoja cheminės reakcijos.

Lazeriai tampa vis svarbesnėmis medicinos, fizikos, chemijos, geologijos, biologijos ir inžinerijos tyrimų priemonėmis. Jei naudojami netinkamai, jie gali apakinti ir sužaloti (įskaitant nudegimus ir elektros šoką) operatoriams ir kitiems darbuotojams, įskaitant pašalinius asmenis laboratorijoje, taip pat padaryti didelę žalą turtui. Šių prietaisų naudotojai, dirbdami su šiais įrenginiais, turi visiškai suprasti ir laikytis būtinų saugos priemonių.

Kas yra lazeris?

Žodis „lazeris“ (LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) yra santrumpa, reiškianti „šviesos stiprinimą skatinant spinduliuotę“. Lazerio generuojamos spinduliuotės dažnis yra matomoje elektromagnetinio spektro dalyje arba šalia jos. Energija sustiprinama iki itin didelio intensyvumo per procesą, vadinamą lazerio sukelta emisija.

Terminas spinduliavimas dažnai nesuprantamas, nes jis taip pat vartojamas apibūdinti Šiame kontekste jis reiškia energijos perdavimą. Energija perduodama iš vienos vietos į kitą laidumo, konvekcijos ir spinduliuotės būdu.

Yra daug skirtingų lazerių tipų, kurie veikia skirtingose ​​aplinkose. Darbo terpė yra dujos (pavyzdžiui, argonas arba helio ir neono mišinys), kietieji kristalai (pavyzdžiui, rubinas) arba skysti dažikliai. Kai energija tiekiama į darbo terpę, ji susijaudina ir išskiria energiją šviesos dalelių (fotonų) pavidalu.

Pora veidrodžių abiejuose sandaraus vamzdžio galuose atspindi arba perduoda šviesą koncentruotu srautu, vadinamu lazerio spinduliu. Kiekviena darbo aplinka sukuria unikalaus bangos ilgio ir spalvos spindulį.

Lazerio šviesos spalva paprastai išreiškiama bangos ilgiu. Jis yra nejonizuojantis ir apima ultravioletinę (100-400 nm), matomą (400-700 nm) ir infraraudonąją (700 nm - 1 mm) spektro dalis.

Elektromagnetinis spektras

Kiekviena elektromagnetinė banga turi unikalų dažnį ir ilgį, susietą su šiuo parametru. Kaip raudona šviesa turi savo dažnį ir bangos ilgį, taip ir visos kitos spalvos – oranžinė, geltona, žalia ir mėlyna – turi unikalų dažnį ir bangos ilgį. Žmonės gali suvokti šias elektromagnetines bangas, bet negali matyti likusio spektro.

Ultravioletinė spinduliuotė taip pat turi didžiausią dažnį. Infraraudonieji spinduliai, mikrobangų spinduliuotė ir radijo bangos užima žemesnius spektro dažnius. Matoma šviesa yra labai siaurame diapazone tarp šių dviejų.

poveikis žmonėms

Lazeris sukuria intensyvų, nukreiptą šviesos spindulį. Jei jis nukreipiamas, atsispindi arba sufokusuojamas į objektą, spindulys bus iš dalies sugertas, todėl pakyla objekto paviršiaus ir vidaus temperatūra, todėl medžiaga gali pasikeisti arba deformuotis. Šios savybės, naudojamos lazerinėje chirurgijoje ir medžiagų apdirbime, gali būti pavojingos žmogaus audiniams.

Be spinduliuotės, kuri turi šiluminį poveikį audiniams, pavojinga yra lazerio spinduliuotė, sukelianti fotocheminį poveikį. Jo būklė yra pakankamai trumpa, ty ultravioletinė arba mėlyna spektro dalis. Šiuolaikiniai prietaisai gamina lazerio spinduliuotę, kurios poveikis žmogui yra minimalus. Mažos galios lazeriai neturi pakankamai energijos, kad padarytų žalą, ir jie nekelia pavojaus.

Žmogaus audinys yra jautrus energijai, todėl tam tikromis aplinkybėmis elektromagnetinė spinduliuotė, įskaitant lazerio spinduliuotę, gali pažeisti akis ir odą. Buvo atlikti trauminės spinduliuotės ribinių lygių tyrimai.

Pavojus akims

Žmogaus akis yra jautresnė traumoms nei oda. Ragena (skaidrus išorinis priekinis akies paviršius), skirtingai nei dermoje, neturi išorinio negyvų ląstelių sluoksnio, kuris apsaugotų nuo aplinkos poveikio. Lazeris sugeriamas akies ragenoje, todėl gali jai pakenkti. Sužalojimą lydi epitelio paburkimas ir erozija, o sunkių traumų atveju – priekinės kameros drumstimas.

Akies lęšiukas taip pat gali būti pažeidžiamas, kai jį veikia įvairi lazerio spinduliuotė – infraraudonoji ir ultravioletinė.

Tačiau didžiausią pavojų kelia lazerio poveikis tinklainei matomoje optinio spektro dalyje – nuo ​​400 nm (violetinė) iki 1400 nm (šalia infraraudonųjų spindulių). Šiame spektro regione kolimuoti pluoštai yra sutelkti į labai mažas tinklainės sritis. Nepalankiausias smūgis būna tada, kai akis žiūri į tolį ir yra patekusi į tiesioginį arba atsispindėjusį pluoštą. Šiuo atveju jo koncentracija tinklainėje siekia 100 000 kartų.

Taigi matomas spindulys, kurio galia yra 10 mW/cm 2, veikia tinklainę, kurios galia yra 1000 W/cm 2. Tai yra daugiau nei pakankamai, kad būtų padaryta žala. Jei akis nežiūri į tolį arba spindulys atsispindi nuo difuzinio, neveidrodinio paviršiaus, žymiai galingesnė spinduliuotė sukelia sužalojimą. Lazerio poveikis odai nesukelia fokusavimo efekto, todėl esant tokiam bangos ilgiui ji yra daug mažiau pažeidžiama.

rentgeno spinduliai

Kai kurios aukštos įtampos sistemos, kurių įtampa didesnė nei 15 kV, gali generuoti didelės galios rentgeno spindulius: lazerio spinduliuotę, kurios šaltiniai yra galingi elektroniniu būdu pumpuojami, taip pat plazmines sistemas ir jonų šaltinius. Šie įtaisai turi būti išbandyti, kad, be kita ko, būtų užtikrintas tinkamas ekranavimas.

Klasifikacija

Priklausomai nuo pluošto galios ar energijos ir spinduliuotės bangos ilgio, lazeriai skirstomi į kelias klases. Klasifikacija pagrįsta prietaiso galimybe nedelsiant sužaloti akis, odą arba sukelti gaisrą, kai jis tiesiogiai veikiamas spindulio arba atsispindi nuo išsklaidytų atspindinčių paviršių. Visi komerciniai lazeriai turi būti identifikuojami pagal ant jų pritvirtintus ženklus. Jei prietaisas buvo pagamintas namuose arba kitaip nepažymėtas, reikėtų pasitarti dėl tinkamo jo klasifikavimo ir ženklinimo. Lazeriai išsiskiria galia, bangos ilgiu ir ekspozicijos trukme.

Saugūs įrenginiai

Pirmos klasės prietaisai generuoja mažo intensyvumo lazerio spinduliuotę. Jis negali pasiekti pavojingo lygio, todėl šaltiniams netaikoma dauguma kontrolės ar kitų priežiūros formų. Pavyzdys: lazeriniai spausdintuvai ir CD grotuvai.

Sąlygiškai saugūs įrenginiai

Antros klasės lazeriai spinduliuoja matomoje spektro dalyje. Tai lazerio spinduliuotė, kurios šaltiniai žmonėms sukelia įprastą pasibjaurėjimo reakciją į per ryškią šviesą (mirksėjimo refleksą). Patekus į spindulį, žmogaus akis sumirksi per 0,25 s, o tai užtikrina pakankamą apsaugą. Tačiau lazerio spinduliuotė matomame diapazone gali pažeisti akį nuolat veikiant. Pavyzdžiai: lazeriniai rodyklės, geodeziniai lazeriai.

2a klasės lazeriai yra specialios paskirties įrenginiai, kurių išėjimo galia mažesnė nei 1 mW. Šie prietaisai daro žalą tik tada, kai yra tiesiogiai veikiami ilgiau nei 1000 sekundžių per 8 valandų darbo dieną. Pavyzdys: brūkšninio kodo skaitytuvai.

Pavojingi lazeriai

3a klasei priskiriami prietaisai, kurie nesukelia sužalojimų trumpalaikio poveikio neapsaugotos akies metu. Gali kelti pavojų naudojant fokusavimo optiką, pvz., teleskopus, mikroskopus ar žiūronus. Pavyzdžiai: 1–5 mW helio-neono lazeris, kai kurios lazerinės rodyklės ir pastato lygiai.

3b klasės lazerio spindulys gali susižaloti dėl tiesioginio poveikio arba atspindžio. Pavyzdys: helio-neoninis lazeris 5-500 mW, daug tiriamųjų ir gydomųjų lazerių.

4 klasė apima įrenginius, kurių galios lygis didesnis nei 500 mW. Jie pavojingi akims, odai, taip pat kelia gaisro pavojų. Spindulys, jo veidrodiniai ar išsklaidyti atspindžiai gali sužaloti akis ir odą. Turi būti imtasi visų saugos priemonių. Pavyzdys: Nd:YAG lazeriai, ekranai, chirurgija, metalo pjovimas.

Lazerio spinduliuotė: apsauga

Kiekviena laboratorija turi užtikrinti tinkamą asmenų, dirbančių su lazeriais, apsaugą. Kambario langai, pro kuriuos gali prasiskverbti spinduliuotė iš 2, 3 ar 4 klasės prietaiso, sukeldama žalą nekontroliuojamose vietose, turi būti uždengti arba kitaip apsaugoti, kol toks įrenginys veikia. Siekiant užtikrinti maksimalią akių apsaugą, rekomenduojama atlikti šiuos veiksmus.

• Ryšys turi būti įdėtas į neatspindintį, nedegią apsauginį gaubtą, kad būtų sumažinta atsitiktinio poveikio ar gaisro rizika. Norėdami išlygiuoti spindulį, naudokite fluorescencinius ekranus arba antrinius taikiklius; Vengti tiesioginio kontakto su akimis.
• Spindulio išlygiavimo procedūrai naudokite mažiausią galią. Jei įmanoma, pirminėms išlyginimo procedūroms naudokite žemos klasės prietaisus. Venkite nereikalingų atspindinčių objektų buvimo lazerio veikimo zonoje.
• Apriboti spindulio patekimą į pavojingą zoną ne darbo valandomis naudojant langines ir kitas užtvaras. Nenaudokite kambario sienų 3b ir 4 klasės lazerių spinduliams išlyginti.
• Naudokite neatspindinčias priemones. Kai kurie įrenginiai, kurie neatspindi matomos šviesos, atsispindi nematomoje spektro srityje.
• Nedėvėkite šviesą atspindinčių papuošalų. Metaliniai papuošalai taip pat padidina elektros smūgio riziką.

Apsauginiai akiniai

Dirbant su 4 klasės lazeriais atviroje pavojingoje zonoje arba ten, kur yra atspindžio rizika, reikia dėvėti apsauginius akinius. Jų tipas priklauso nuo spinduliuotės tipo. Akiniai turėtų būti parinkti taip, kad apsaugotų nuo atspindžių, ypač išsklaidytų atspindžių, ir užtikrintų tokio lygio apsaugą, kad natūralus apsauginis refleksas galėtų užkirsti kelią akių sužalojimui. Tokie optiniai įrenginiai išlaikys tam tikrą spindulio matomumą, išvengs odos nudegimų ir sumažins kitų nelaimingų atsitikimų tikimybę.

Renkantis apsauginius akinius reikia atsižvelgti į šiuos veiksnius:

• spinduliuotės spektro bangos ilgis arba sritis;
• optinis tankis esant tam tikram bangos ilgiui;
• didžiausias apšvietimas (W/cm2) arba spindulio galia (W);
• lazerinės sistemos tipas;
• galios režimas - impulsinis lazerio spinduliavimas arba nuolatinis režimas;
• atspindžio galimybės – veidrodinės ir difuzinės;
• matymo laukas;
• korekcinių lęšių buvimas arba pakankamo dydžio, kad būtų galima nešioti regėjimo korekcijos akinius;
• komfortas;
• ventiliacijos angų buvimas, kad būtų išvengta rasojimo;
• įtaka spalvų regėjimui;
• atsparumas smūgiams;
• gebėjimas atlikti būtinas užduotis.

Kadangi apsauginiai akiniai gali būti pažeisti ir nusidėvėti, laboratorijos saugos programoje turėtų būti periodiškai tikrinamos šios saugos priemonės.

Daugelyje internetinių parduotuvių nešiojamų lazerių ir lazerinių rodyklių galia yra nepagrįstai išpūsta siekiant komercinės naudos. Paprastam pirkėjui gana sunku suprasti šią problemą ir nustatyti, kiek įsigyto nešiojamo lazerio ar lazerinio rodyklės galia atitinka tikrovę. Šiuo klausimu siūlome perskaityti šį straipsnį, kuriame kalbėsime apie tai, kokias galias turi nešiojami lazeriai ir lazeriniai rodyklės, taip pat kaip matuojama galia mūsų internetinėje parduotuvėje.

Nešiojamų lazerių ir lazerinių rodyklių galia

Šiuo metu galingiausi nešiojamųjų lazerių atstovai yra mėlynieji lazeriai, kurių bangos ilgis yra 445-450 nm. Kai kurie savarankiškai surinkti modeliai, naudojant kelis lazerinius diodus ir spindulio konvergenciją, pasiekia 6,3 W galią. Tačiau esamų atskirų lazerinių diodų galia neviršija 3,5 W. Svarbu pažymėti, kad galios duomenys buvo gauti esant neįprastai didelėms srovėms, kurioms šie diodai nėra skirti. Maksimali išvestis galia, prie kurio šiuo metu mėlynas nešiojamasis lazeris veiks stabiliai neviršija 2000 mW(2000 milivatų = 2W, 2000mW).

Kiti galingiausi yra raudoni (650–660 nm) ir violetiniai (405 nm) nešiojamieji lazeriai. Jų galia neviršija 1000mW.

Galiausiai, populiariausi ir ryškiausi žali (532 nm) lazeriai turi maksimalią galią 750 mW. Svarbu pažymėti, kad žalieji lazeriai veikimo principu skiriasi nuo mėlynųjų ir raudonųjų: žali 532nm lazeriai yra diodiniai puslaidininkiniai lazeriai. Todėl žaliojo lazerio galia susideda iš trijų komponentų: infraraudonųjų spindulių 808 nm (lazerinio siurblio diodas), 1064 nm (lazerio spinduliuotė iš itrio aliuminio granato, ("YAG", Y 3 Al 5 O 12), legiruoto neodimiu (Nd) jonai) ir 532 nm (žalia lazerio šviesa po dažnio padvigubinimo KTP kristale). Norint gauti 750 mW išėjimo galią iš žalio 532 nm lazerio, reikia daugiau 5W galios 808nm siurblio diodas! Tikrindami žaliojo lazerio galią vatmetru, turite įsitikinti, kad jame yra filtras, galintis nupjauti infraraudonųjų spindulių bangos ilgius. Priešingu atveju vatmetras parodys bendrą lazerio galią (iš kurios tik 10-15% yra 532 nm).

Apie galios matavimą LaserMag internetinėje parduotuvėje

Mūsų internetinė parduotuvė turi unikalią galimybę patikrinti nešiojamųjų lazerių ir lazerinių rodyklių optinę galią specialaus optinio vatmetro dėka.

Jo veikimo principas pagrįstas termoelementu, kuris sugeria lazerio spinduliuotę ir generuoja elektrinį signalą. Elektrinis signalas patenka į DAC (skaitmeninį į analoginį keitiklį). Tada, naudojant specialią programą, tiekiamą kartu su optiniu vatmetru, kompiuterio ekrane rodoma dinaminė galios charakteristika (galia ir laikas). Klientui pageidaujant, esame pasiruošę pateikti bet kurio įsigyto lazerio galios grafiką.