Лазерные технологии

 

Применение  лазеров

 

С момента своего изобретения  лазеры зарекомендовали себя как  «готовые решения ещё не известных  проблем». В силу уникальных свойств  излучения лазеров, они широко применяются во многих отраслях науки и техники, а также в быту (проигрыватели компакт-дисков, лазерные принтеры, считыватели штрих-кодов, лазерные указки и пр.). В промышленности лазеры используются для резки, сварки и пайки деталей из различных материалов. Высокая температура излучения позволяет сваривать материалы, которые невозможно сварить обычными способами (к примеру, керамику и металл). Луч лазера может быть сфокусирован в точку диаметром порядка микрона, что позволяет использовать его в микроэлектронике (так называемое лазерное скрайбирование). Лазеры используются для получения поверхностных покрытий материалов (лазерное легирование, лазерная наплавка, вакуумно-лазерное напыление) с целью повышения ихизносостойкости. Широкое применение получила также лазерная маркировка промышленных образцов и гравировка изделий из различных материалов. При лазерной обработке материалов на них не оказывается механическое воздействие, поэтому возникают лишь незначительные деформации. Кроме того, весь технологический процесс может быть полностью автоматизирован. Лазерная обработка потому характеризуется высокой точностью и производительностью.

 

Рис.4 Полупроводниковый лазер, применяемый в узле генерации изображения принтера Hewlett-Packard

 

Лазеры применяются  в голографии для создания самих голограмм и получения голографического объёмного изображения. Некоторые лазеры, например лазеры на красителях, способны генерировать монохроматический свет практически любой длины волны, при этом импульсы излучения могут достигать 10⁻¹⁶ с, а следовательно и огромных мощностей (так называемые гигантские импульсы). Эти свойства используются в спектроскопии, а также при изучении нелинейных оптических эффектов. С использованием лазера удалось измерить расстояние до Луны с точностью до нескольких сантиметров. Лазерная локация космических объектов уточнила значения ряда фундаментальных астрономических постоянных и способствовала уточнению параметров космической навигации, расширила представления о строении атмосферы и поверхности планет Солнечной системы. В астрономических телескопах, снабженных адаптивной оптической системой коррекции атмосферных искажений, лазер применяют для создания искусственных опорных звезд в верхних слоях атмосферы.

Применение лазеров  в метрологии и измерительной  технике не ограничивается измерением расстояний. Лазеры находят здесь разнообразнейшее применение: для измерения времени, давления, температуры, скорости потоков жидкостей и газов, угловой скорости (лазерный гироскоп), концентрации веществ, оптической плотности, разнообразных оптических параметров и характеристик, в виброметрии и др.

Сверхкороткие импульсы лазерного излучения используются в лазерной химии для запуска и анализа химических реакций. Здесь лазерное излучение позволяет обеспечить точную локализацию, дозированность, абсолютную стерильность и высокую скорость ввода энергии в систему^[41]. В настоящее время разрабатываются различные системы лазерного охлаждения^[42], рассматриваются возможности осуществления с помощью лазеров управляемого термоядерного синтеза. Лазеры используются и в военных целях, например, в качестве средств наведения и прицеливания. Рассматриваются варианты создания на основе мощных лазеров боевых систем защиты воздушного, морского и наземного базирования.

 

Рис.5 Револьвер, оснащённый лазерным целеуказателем.

 

В медицине лазеры применяются  как бескровные скальпели, используются при лечении офтальмологических заболеваний (катаракта,отслоение сетчатки, лазерная коррекция зрения и др.). Широкое применение получили также в косметологии (лазерная эпиляция, лечение сосудистых и пигментных дефектов кожи, лазерный пилинг, удаление татуировок и пигментных пятен).[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Наиболее массовой областью использования  лазерной техники является в настоящее  время лазерная обработка материалов, в основе которой лежит в большинстве  случаев тепловое воздействие лазерного  излучения.

Универсальность луча лазера как технологического инструмента проявляется в том, что его можно применять для ведения целого перечня технологических процессов - резки, сварки, термообработки, легирования, прошивки отверстий, токарной, фрезерной обработки.

Локальность действия заключается в возможности сосредоточить энергию лазерного излучения мощностью в киловатты в объеме от нескольких десятков до нескольких сот микрон и во времени несколько десятков пикосекунд. Дополнительные специфические преимущества лазерной обработки - воздействие идет только на конкретный участок без нагрева остального объема и нарушения его структуры и свойств. Это приводит к минимальному короблению деталей.

При использовании лазера больше возможностей для регулирования  параметров обработки в очень  широком интервале режимов: легкость автоматизации процесса, возможность обработки на воздухе, исключение механического воздействия на обрабатываемый материал, отсутствие вредных отходов, возможность транспортировки излучения.

Прецизионность перемещения  луча лазера в пространстве обеспечивается компьютерными системами управления и механизмами перемещения, например, роботами, координатными столами, которые обеспечивают точность позиционирования от микрона до сотен микрон.

Луч лазера как технологический  инструмент не подвержен износу в отличие, например, от резца или фрезы, применяющихся при механической обработке.

Среди активно развивающихся  направлений лазерных технологий - микрообработка. На практике применяются  такие процессы, как подгонка номиналов  резисторов и пьезоэлементов, отжиг имплантированных покрытий на поверхности полупроводников, напыление тонких пленок, зонная очистка и выращивание кристаллов.

В числе плюсов использования  лазера при резке специалисты  называют широкий диапазон толщин и  марок разрезаемых материалов. Возможность выдерживать любые параметры вырезаемых форм позволяет изготавливать детали различных типоразмеров и геометрической сложности.

 

 

 

Список использованной литературы:

1. http://extusur.net/content/3_optika/1_3.html
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%B7%D0%B5%D1%80
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D0%B4%D1%8B_%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B2
4. http://old.sibai.ru/content/view/821/950/