|
 Као што показују чињенице, ласерски зрак може носити довољно енергије да може да изврши операцију, буши дијаманте и чак загрева микроскопске количине супстанце на температури од милиона степени.
Колико енергије може носити ласерски зрак? Зависи од врсте ласера, снаге извора који га напаја, као и од услова његовог рада који одређују ефикасност коришћења испоручене енергије.
А код ЦВ ласера, улазна енергија се континуирано претвара у енергију зрачења које емитује ласер. Снага зрака које емитују такви ласери креће се од миливата до десетина киловата (иста количина коју емитује хиљаду сијалица од сто вата у видљивом опсегу). Са овим киловатским сноповима светлости, правилно фокусираним, на пример сочивом, могуће је пресећи центиметар дебели лим бродске коже брзином од око једног центиметра у секунди. Мање снажни ласери се користе у друге сврхе којима нису потребни тако снажни светлосни снопови.
 Најмоћнији ласер виђен сопственим очима у Институту за поморско истраживање америчке морнарице у Вашингтону, ДЦ, требало је да у неколико секунди емитује сноп од око једног мегавата (милион вата или хиљаду киловата). Овај ласер, заједно са помоћним уређајима, заузимао је две прилично велике лабораторијске просторије. Овде нема ничег посебно изненађујућег, јер је снага његовог снопа била једнака снази педесетак мотора путничких аутомобила средње класе.
У многе сврхе, међутим, чак и мегаватне зраке су слабе и захтевају још снажније зраке. На пример, „лунарни“ ласер требало је да пошаље сноп снаге неколико милиона вати. Сноп светлости након рефлексије од Месеца враћа се на Земљу снажно ослабљен услед апсорпције и расипања у Земљиној атмосфери, расипања на површини Месеца итд. Осетљивост опреме која снима одбијену светлост искључује могућност коришћења традиционалних чак и најјачи извори светлости за лоцирање Месеца. Довољно интензиван сноп светлости могао је произвести само ласер снаге неколико мегавата. Да би се покренула термонуклеарна реакција, потребан је још јачи ласер - његова снага би требала бити реда најмање неколико милиона мегавата.
Стварање тако моћног ласера са непрекидним таласима и даље је нереалан задатак. Такав ласер би морао да има, пре свега, чудовишне димензије. Такође би био тежак задатак обезбедити такав колос енергијом, а такође би било тешко успоставити хлађење. Ефикасност ласера је обично у распону од неколико до десет процената, тако да се само релативно мали део уложене енергије у ласер емитује као зрачење. Остатак се расипа, на крају се претвара у топлоту, која се мора уклонити из ласерске инсталације, подвргавајући је довољно интензивном хлађењу.
Ласер који непрекидно емитује сноп од милион мегавата трошио би истовремено енергију коју је генерисало неколико хиљада електрана средње величине. Током рада таквог ласера, милиони потрошача морали би бити лишени напајања. Можда би се то још могло некако решити, али како се такав џин може охладити?
Међутим, упркос чињеници да постоји потреба за тако снажним светлосним сноповима, нема потребе за изградњом таквих цв ласера.Поента је у томе да у свим оним применама у којима постоји потреба за ласерским сноповима ултра велике снаге, заправо није битно да ли ће ласер емитовати зрачење у року од једне хиљадите или једне милионите секунде. Најчешће је случај да је ласерско зрачење потребно само на кратак временски период. Укратко, говоримо о чињеници да је ласерски зрак имао времена да изазове жељени ефекат у примљеном објекту, пре него што дође до нежељених процеса повезаних са енергијом ласерског зрачења коју апсорбује објекат. Ако би, на пример, када се ласерски зрак користи за уклањање оболелог ткива током операције, блицеви трајали предуго, тада би и здраво ткиво у близини оболелог могло бити опасно прегревано. Ако се користи континуирано ласерско зрачење за бушење рупе у дијаманту уместо појединачних блицева, дијамант ће се прегрејати, истопити и као резултат тога, значајан део дијаманта ће испарити.
 Наведени примери указују на потребу употребе тако кратких ласерских импулса, тако да енергија апсорбована озраченим објектом нема времена да се расипа услед процеса провођења топлоте. Наравно, постоји још много таквих непожељних и често штетних механизама расипања енергије. У општем случају говоримо о чињеници да је ласерски зрак имао времена да изврши свој задатак пре него што га горе наведени фактори ометају. Због тога у многим уређајима ласерски импулси морају бити врло кратки, а израз „врло кратак“ понекад значи наносекунду или чак мање времена.
Сада нам постаје јасна, диктирана потребом, једноставна идеја уштеде енергије, на основу које је могуће добити зраке гигантске снаге уз релативно малу потрошњу енергије. Уместо да произведе, рецимо, један џул енергије у облику зрачења (ово је врло мала количина) у секунди или емитује сноп од једног вата (1 В = 1 Ј / с), он једноставно следи исту количину енергије (један џул) емитују брже као релативно кратак импулс. Што је импулс краћи, то је већа снага снопа. Ако, на пример, рафално зрачење траје једну милисекунду (једна микросекунда, једна наносекунда), тада ће сноп имати снагу 1000 пута већу (релативно).
Очигледно је да ће са 1000 пута већим енергетским доприносом (1 кЈ уместо 1 Ј) испасти (у сваком од горе наведених случајева) да је сноп 1000 пута снажнији. Ако би време емисије (емисије) износило вредност реда једне наносекунде, тада би се у овом случају добио сноп снаге једног теравата. Фокусиран, на пример, сочивом на површини тела у место пречника око 0,1 мм, такав сноп би у фокусу дао незамисливу вредност интензитета - 10 до 20. снаге В / м2! (За поређење, интензитет светлости сијалице од 100 вати на удаљености од 1 м од ње је реда од неколико десетина вата по квадратном метру.)
Остаје једно питање, на први поглед наизглед невино: како смањити време ласерског зрачења за дату укупну енергију зрака? Такав задатак је сложен проблем и физичке и техничке природе. Овде нећемо улазити у такве суптилности, јер је за нашу причу питање примања кратког импулса превише посебно. У сваком случају, данас је ситуација следећа: време емисије светлости путем импулсног ласера без икаквих додатних уређаја који би присилили ласер да брже емитује светлост је реда од неколико микросекунди (или десетинке хиљадитог дела друго).
Употреба додатних уређаја, чији се рад заснива на неким физичким појавама, помоћи ће да се ово време сведе на вредности реда пикосекунде. Захваљујући томе, данас је могуће добити џиновске ласерске импулсе чија максимална снага може достићи и неколико стотина теравата.Наравно, такве моћне зраке су потребне само у посебним уређајима (на пример, за покретање термонуклеарне реакције). У многим другим случајевима користе се импулси много мање снаге.
Сада поставимо важно питање: да ли је могуће добити тако интензивне зраке светлости јефтиније и лакше, наиме уз помоћ традиционалних лампи велике снаге? То се односи и на лампе које раде у непрекидном режиму (на пример, лампе рефлектора авиона или биоскопске камере) и лампе са блицима (на пример, лампе које се користе у фотографији).
Одговор зависи од тога какве греде желимо да добијемо, или, другим речима, о каквој снази и о каквој дивергенцији говоримо. Ако смо равнодушни према дивергенцији снопа, тада су традиционалне лампе у стању да се такмиче са ласерима само до одређене границе. Ова граница је, у сваком случају, знатно испод једног теравата. Изнад овог нивоа, ласер нема конкуренцију.
Наравно, што се мање разилазећи и снажнији снопови желимо добити, то ће бити нижа граница, изнад које ћемо морати напустити традиционалне изворе светлости и окренути се ласерима. Као што је већ поменуто, класични извори светлости не би могли да испуне захтеве високе тачности који су наметани извору светлости приликом мерења удаљености од Земље до Месеца. У овом експерименту морао је да се користи импулсни ласер.
Гаврилова Н.В.
|
