Лазер

Глава четвертая ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ

Прежде всего следует отметить, что исследования взаимодействия лазерного
излучения с веществом представляют исключительно большой научный
интерес. Лазеры находят широкое применение в современных физических,
химических и биологических исследованиях, имеющих фундаментальный
характер.

Ярким примером могут служить исследования в области нелинейной оптики.
Как уже отмечалось, лазерное излучение, обладающее достаточно высокой
мощностью, может обратимо изменять физические характеристики вещества,
что приводит к различ- , иым нелинейно-оптическим явлениям.

Лазер дает возможность осуществлять сильную концентрацию световой
мощности в пределах весьма узких частотных интервалов: при этом возможна
также плавная перестройка частоты. Поэтому лазеры широко применяются для
получения и исследования оптических спектров веществ. Лазерная
спектроскопия отличается исключительно высокой степенью точности
(высоким разрешением). Лазеры позволяют также осуществлять избирательное
возбуждение тех или иных состояний атомов и молекул, избирательный
разрыв определенных химических связей. В результате оказывается
возможным инициирование конкретных химических реакций, управление
развитием этих реакций, исследование их кинетики.

Пикосекундные лазерные импульсы дали начало исследованиям целого ряда
быстропротекающих процессов в веществе и, в частности, в биологических
структурах. Отметим, например, фундаментальные исследования процессов
фотосинтеза. Эти процессы весьма сложны и, к тому же, протекают крайне
быстро — в пикосекундной временной шкале. Использование сверхкоротких
световых импульсов дает уникальную возможность проследить за развитием
подобных процессов и даже моделировать отдельные их звенья.

Роль лазеров в фундаментальных научных исследованиях исключительно
велика. Более подробная беседа на эту тему потребовала бы, однако,
рассмотрения ряда специальных вопросов, а также соответствующей
подготовки читателя. Поэтому, говоря ниже о применениях лазеров,
сосредоточим внимание лишь на чисто практических применениях и, в
частности, промышленных применениях.

При обсуждении практических применений лазеров обычно выделяют два
направления. Первое направление связывают с применениями, в которых
лазерное излучение (как правило, достаточно высокой мощности)
используется для целенаправленного воздействия на вещество. Сюда относят
лазерную обработку материалов (например, сварку, термообработку, резку,
пробивание отверстий), лазерное разделение изотопов, применения лазеров
в медицине и т. д. Второе направление связывают с так называемыми
информативными применениями лазеров — для передачи и обработки
информации, для осуществления контроля и измерений.

Рассмотрим наиболее важные практические применения лазеров. При этом
везде будем обращать основное внимание не столько на конкретные
технические устройства и системы, сколько на принципиальные вопросы,
связанные с тем или иным применением лазеров и лазерных систем.