Файл: Грибковский В.П. Удивительный мир лазеров.pdf

приемник одинаковыми. Если система, с кото­ рой связан гиролазер, начинает поворачивать­ ся, то зеркала, расположенные в вершинах, будут двигаться навстречу одному лучу и удаляться от другого луча. Это приводит

4

к различному допплеровскому изменению ча­ стоты обоих лучей. Благодаря высокой моно­ хроматичности лазерного излучения может быть обнаружено даже небольшое изменение его частоты. По изменению частоты нетрудно определить скорость и направление поворота всей системы. Гпролазер позволяет обнаружи­ вать скорость вращения, в сотни раз меньшую, чем обычный гироскоп.

79

Чувствительность лазерного гироскопа тем выше, чем короче длина волны генерируемого излучения. Если в первых конструкциях ис­ пользовалось инфракрасное излучение гелпйнеонового лазера с длиной волны 1,15 мкм, то в последних — красный свет этого же ла­ зера с длиной волны 0,63 мкм. Усовершенство­ вание лазерных гироскопов значительно повы­ сило их стабильность и чувствительность. В последнее время созданы лазерные гироско­ пы, которые способны обнаруживать очень ма­ лые угловые смещения порядка 0,001 град/час.

Лазерные стандарты. Метр и секунда. Эти слова вызывают у нас представление о линей­ ке и часах. Как много их самых различных видов и конструкций. Какие же из них глав­ ные, наиболее правильные и точные? И линей­ ки, и часы проверяются по эталонам длины и времени (частоты). Еще в конце XVIII века французские ученые попытались связать эта­ лон длины с определенной долей земного ме­ ридиана. Был изготовлен металлический обра­ зец, расстояние между штрихами на котором равнялось одной сорокамиллнопной доле па­ рижского меридиана. Но техника измерений совершенствовалась, и довольно скоро выясни лось, что длина меридиана, проходящего через Париж, не равна сорока миллионам метров. Тогда решили отказаться от связи с меридиа­ ном н считать метром расстояния между штри­ хами на эталоне.

В конце прошлого века возникла идея свя­ зать единицу длины с длиной световой волны. Первоначально в качестве эталона длины была принята длина красной линии кадмия,

80

а в 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла за эталон длины оран­ жевую линию криптона.

Подобным образом обстоит дело и с еди­ ницей времени. Использовавшаяся до сих пор единица времени секунда—определенная доля года, основана на астрономических измере­ ниях, точность которых в настоящее время оказывается недостаточной. Поэтому возни­ кает необходимость установления нового эта­ лона времени.

Квантовые генераторы открывают новые возможности в создании эталонов длины и времени. Высокая монохроматичность лазеров делает их очень удобными устройствами для хранения единицы длины и времени. Уже сей­ час когерентное излучение микроволнового диапазона молекулярных квантовых генерато­ ров (мазеров) используется в сверхточных ча­ сах. Погрешность их работы составляет не более 1 сек за 300 лет.

Другие применения. Весьма заманчива,

хотя и не очень близка, перспектива примене­ ния полупроводниковых лазерных диодов в со­ здании световых вычислительных машин. По­ вышение быстродействия современных элек­ тронных вычислительных машин наталкивает­ ся на серьезные трудности принципиального характера. Одной из них являются емкости и индуктивности в соединительных цепях логи­ ческих элементов. Замена электрических сиг­ налов на световые позволит увеличить ско­ рость работы вычислительных машин до не­ скольких миллиардов операций в секунду, что в тысячи раз больше, чем у существующих.

В принципе на лазерах могут быть созданы все элементы вычислительной машины: устрой­ ства для записи и считывания информации, ячейки памяти, логические элементы. Для пе­ редачи световых сигналов уже сейчас приме­ няются высококачественные световоды—стек-

Схема оптического переключателя на полупро­ водниковых элементах: а — работает лазер I;

б — излучение лазера II гасит генерацию в ла­

зере I

лянные волокна толщиной порядка нескольких микрон.

В одном из вариантов оптического пере­ ключателя предполагается использовать два близко расположенных лазерных диода (см. рисунок). Вначале работает первый лазер, и его излучение распространяется перпен­ дикулярно к плоскости рисунка. Когда вклю­ чается в работу второй диод, его излучение гасит генерацию в первом диоде и выходит из другой грани лазера. Такое взаимное гашение генерации уже реализовано на опыте, но толь­ ко в импульсном режиме работы. При комнат­ ной температуре непрерывный режим генера­ ции диодов еще не получен. Поэтому время световых машин еще не наступило, а лазеры будут применяться в вычислительной технике на первых порах в отдельных оптикоэлектрон­ ных узлах смешанного типа, например в за-

82

минающих устройствах. Это позволит уве­

открыло совершенно новые возможности для химических исследований. Известно, что моле­ кулы вещества состоят из атомов, которые связаны между собой нежестко и могут коле­ баться вокруг определенных положений рав­ новесия. Каждой связи соответствует своя частота колебаний. Если па молекулу воздей­ ствовать электромагнитной волной, частота которой совпадает с одной из собственных частот колебаний в молекуле, то наступает явление резонанса. Один из атомов может раскачаться настолько сильно, что химическая связь оборвется и он покинет молекулу. На его место может быть присоединен другой не­ обходимый атом. Таким образом, лазерный луч позволяет стимулировать и контролиро­ вать химические реакции, которые раньше считались невозможными.

Лазерное излучение может играть роль ка­ тализатора химических реакций. Уже сейчас оно используется для ускорения полимериза­ ции стирола (см. цветную вклейку VIII).

Сверхмощные вспышки лазерного излуче­ ния позволяют во много раз сократить время экспонирования и сфотографировать процес­ сы, протекающие с большой скоростью.

Тепловое действие таких мощных ОКГ, как лазер на СОг, может, вероятно, оказать боль­ шую помощь ледоколам, прокладывающим путь среди ледяных полей. Лазерный луч бу­ дет играть роль своеобразной пилы.

83

85