Лазеры в светотехнике - светодиоды

Использование лазера, работающего в режиме гигантских импульсов

Давайте сначала рассмотрим, какой концентрации энергии здесь можно добиться. По некоторым сообщениям, очень мощный импульс, сфокусированный высококачественной линзой, дает плотность энергии до 1000 млн. кет на 1 см2.

Фактически это достигается для крошечной области площадью меньше 1/10 000 см2. Эти сообщения, повидимому, несколько оптимистичны, ко у нас нет оснований сомневаться в том, что с помощью обычных лазеров достигается локальная концентрация энергии, равная по крайней мере 100 000 кет На 1 см2. Вполне возможно, что хорошая генерация импульсов приведет к достижению указанного оптимистичного прогноза. Длительность импульса может составлять самое большее несколько миллионных долей секунды; тем не менее при этом могут достигаться неожиданные результаты.

Когда луч лазера, работающего в режиме гигантского импульса, фокусируется на металле даже с высокой точкой плавления, возникает облачко ярко освещенного пара и летят брызги расплавленного металла. Скоростные фотографии эффектов, наблюдаемых вслед за очень кратковременным лазерным импульсом (он длится лишь стомиллионную долю секунды), показывают, что сначала сталь переходит в жидкое состояние — примерно через 1/10 000 сек после попадания яа нее импульса. Затем жидкий металл разбрызгивается на капельки благодаря возникающей ударной волне. Можно без труда прожечь отверстие в стальном листе толщиной 1 мм. Напомним, что в лазерном луче совсем нет длинноволнового теплового излучения — это чисто видимый свет.

В общем явления, происходящие при попаданий лазерного луча на объект, зависят от прозрачности этого объекта, а также от его теплопроводности.

Эти факторы порождают много трудностей, когда необходима резкая фокусировка интенсивного лазерного луча. Чтобы свести параллельный пучок света в крошечное пятно и тем самым добиться наивысшей концентрации энергии, необходимо воспользоваться высококачественным объективом микроскопа. Однако хороший объектив всегда состоит из нескольких линз, которые склеены «на оптический контакт». Но такой системой нельзя пользоваться для фокусировки лазерного луча высокой мощности, потому что склеивающее вещество поглотит некоторую долю энергии, и даже, если поглощение очень невелико, уже этой небольшой доли достаточно, чтобы разогреть и разрушить линзу или в лучшем случае расплавить скрепляющий ее слой. Поэтому при работе с лазером нельзя пользоваться ничем, кроме простой одиночной линзы, и это является основной причиной, почему лазерный луч пока еще не удалось сфокусировать в очень малом пятне и добиться концентрации энергии, которую теория считает возможной. Дело в том, что обычные простые линзы не обладают достаточно хорошими качествами.

Эффектным примером использования лазера служит прожигание отверстий в алмазе. При обычной технологии изготовления алмазных фильер для протягивания проволоки отверстия в них просверливаются иглой с нанесенной на нее алмазной пастой. Эта работа требует многих часов и даже дней. А лазерным лучом можно пробить маленькое отверстие всего за одну вспышку. Правда, пока еще невозможно ни заранее устанавливать размер отверстия, ни определять точно, в какой мере повреждена окружающая отверстие область. Поэтому в США был предложен комбинированный метод: слабым лазерным лучом в алмазе сначала пробивают малое отверстие неправильной формы, а затем его обрабатывают иглой с алмазной пастой. Сообщалось, что такое сочетание обеспечивает значительную экономию времени.

Существует множество удачных и неудачных попыток использования лазеров. Если линза, используемая для концентрации луча, слегка поглощает свет, то на ее выходной поверхности появляются трещины. Локальный нагрев с помощью лазеров средней Интенсивности используется для микроточечной сварки,

Таким образом были сварены тонкие пластинки, сложенные встык, хотя с точки зрения потребления мощности и стоимости оборудования этот метод безнадежно неэкономичен. С помощью лазеров удалось выполнить сварку очень тонких проволок для деталей микроэлектронной аппаратуры.

Луч лазера настолько интенсивен, что попадание его в глаз может привести к весьма опасным последствиям. (подробнее - читать далее)
Освещение - в начало