Области применения лазеров

Создание лазеров, происходившее начиная с 60-х гг. ХХ века, явилось огромным качественным скачком в развитии источников оптического излучения. Это, с одной стороны, позволило «перенести» большинство методов, разработанных для радиоэлектроники-в оптический диапазон, и таким образом, — создать оптическую электронику. С другой стороны, уникальные свойства лазерного излучения: высокая направленность, монохроматичность, когерентность, малая длительность импульса и высокая мощность и др.-предопределили бурное развитие применений лазеров.

Большая мощность лазерного излучения и возможность сконцентрировать его в малом объёме (в пределе до л³~мкм³), помимо очевидных «силовых» применений лазеров (в технологии при обработке материалов, в хирургии, и др.), привели к открытию новых разнообразных явлений при взаимодействии света большой интенсивности со средой: нелинейные эффекты, «оптический» разряд в газе -«лазерная искра» и др. Открыты уникальные возможности испарения и нагрева вещества, в частности: нагрева плазмы лазерным излучением до температур порядка 10⁶ градусов, достаточных для протекания термоядерных реакций (в перспективе-управляемый «лазерный» термоядерный синтез), получения многозарядных ионов различных элементов. «Острая» фокусировка излучения лазера делает его излучение незаменимым инструментом в технологии микроэлектронного приборостроения (фотолитография).

Возможность формирования сверхкоротких импульсов пикосекундной длительности привела к прогрессу в методах обработки и передачи информации, в метрологии, были развиты методы изучения быстро протекающих процессов, в том числе биологических.

Газовые лазеры позволяют осуществить «многоволновый» режим излучения (многоцветный-в видимом спектре), т. е. одновременную генерацию на нескольких линиях.

Полупроводниковые лазеры, а также лазерные модули: полупроводниковый лазер накачки-твёрдотельный лазер, волоконные лазеры и др. явились основными элементами нового раздела оптики и радиоэлектроники — оптоэлектроники, занимающегося методами создания устройств, предназначенных для хранения, передачи, обработки и отображения информации, представленной в виде оптических сигналов.

Монохроматичность и когерентность сделали лазеры незаменимыми источниками излучения в методах интерферометрии, широко используемых сейчас в измерительной технике, а также — для практической реализации идей голографии, что привело к бурному её развитию.

Малая, порядка дифракционной, расходимость пучка лазерного излучения, привела к развитию методов дальнометрии, лазерной связи и локации (с использованием приемов коррекции волнового фронта), подводной локации, созданию систем наведения, например-систем посадки самолётов («лазерная глиссада»).

Возможность перестройки длины волны излучения лазера при сохранении высокой монохроматичности (малой ширины линии излучения) и мощности, позволила селективно воздействовать на вещество. Избирательное возбуждение квантовых состояний атомов и молекул успешно используется для целенаправленного стимулирования химических реакций, лазерного разделения изотопов, охлаждения атомов до сверхнизких температур.

Применениям лазеров посвящено много книг и работ в периодических изданиях. В данном разделе мы, не затрагивая оптоэлектроники, остановимся только на тех применениях, которые позволили реализовать уникальные свойства лазерного излучения, а именно-в голографии, в оптических лазерных стандартах частоты и в экспериментах по селективному возбуждению изотопов атомов.