Файл: Применения лазеров..pdf

LASER

APPLICATIONS

Edited by Monte Ross McDonnell Douglas Astronautics Company

St. Louis, Missouri

Volume I

Academic Press

New York and London 1971

УДК 621.375.8

а з*

У

Книга открывает серию, в которой будут публи­ коваться обзорные статьи по применениям лазеров в различных областях науки и техники. Она написана ведущими специалистами в области прикладной науки и техники под общей редакцией М. Росса — автора широко известной в СССР и за рубежом монографии «Лазерные приемники». В книге рассмотрены приме­ нения лазеров в голографии, метрологии и дальнометрии, в гироскопах, для обработки и сварки мате­ риалов, а также в оптических системах связи.

Книга представляет интерес для специалистов, разрабатывающих лазерные приборы различного на­ значения, инженеров и научных сотрудников, ис­ пользующих достижения лазерной техники в своей научно-производственной деятельности. Она также полезна студентам, изучающим квантовую электро­ нику.

Редакция ли тературы по новой технике

Г

>

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Появление лазеров — источников оптического когерент­ ного излучения — оказывает все возрастающее влияние на различные области науки и техники. Квантовая радио­ физика вступила в новую фазу своего развития, фазу при­ менения лазеров для решения конкретных физических и технических задач. Проведенные за последние годы ис­ следования и разработки подтвердили возможность зна­ чительного улучшения характеристик многих оптических приборов и систем при использовании в качестве источника света лазеров, а также привели к созданию принципиально новых устройств (квантовые гирометры, быстродействую­ щие логические схемы и др.).

На наших глазах произошло формирование новых тех­ нических направлений: лазерной технологии, голографии, лазерной интерферометрии. На горизонте вырисовываются контуры лазерной энергетики [1], лазерной химии [2], интегральной оптики [3]. Значительные усилия прилагают­ ся с целью использования лазеров для управляемого термо­ ядерного синтеза [4].

Еще не настало время для оценки роли квантовой радио­ физики в жизни современного общества, но уже сегодня вид­ на грандиозность открывающихся здесь возможностей [5]. Ниже приводится далеко не полный перечень областей, в которых применение лазеров уже дало или обещает дать в недалеком будущем ощутимые результаты.

Предисловие редактора перевода Т

К первой группе отнесены области, в которых исполь­ зуется главным образом высокая плотность энергии или мощности лазерного луча, ко второй — когерентность и монохроматичность излучения.

В основе первой группы применений лежит множество самых разнообразных явлений, возникающих при взаи­ модействии излучения высокой плотности с веществом, в том числе образование высокотемпературной плазмы, воз­ никновение реактивного импульса при испарении, разрыв в значениях колебательной и поступательной температур при поглощении излучения газами и нелинейные оптичес­ кие эффекты (генерация гармоник и коротких импульсов света, параметрическая генерация, самофокусировка, вы­ нужденное рассеяние и др.) [6,7].

Наиболее ощутимые результаты достигнуты в лазерной технологии, где уже в течение нескольких лет налажен вы­ пуск промышленного оборудования для сварки, резки и размерной обработки материалов. Лазерные технологичес­ кие установки широко используются в производстве радио­ компонентов и приборостроении. Успешно ведутся иссле­ дования по использованию лазеров в машиностроении (закалка сталей, сварка и резка толстых металлических листов).

Значительная импульсная мощность и энергия излуче­ ния современных твердотельных и газовых лазеров поз­ волили вплотную подойти к решению проблем лазерной энер­ гетики — разработке лазерного оружия для систем проти­ воракетной обороны [8], управляемого термоядерного син­ теза [9], разделения изотопов [10] и лучевой передачи энергии, в том числе на космические объекты [11].

Вприменениях лазеров, отнесенных ко второй группе, наиболее важные практические результаты достигнуты по светодальномерам, по наведению и управлению лучом, за­ писи и обработке информации, а также в области измери­ тельной техники и медицины.

Вближайшее время ожидается появление гологра­ фических фильмов, систем с большим объемом памяти И:

быстродействующими устройствами ввода—вывода инфор­ мации, а также лазерных гирометров.

В качестве примера укажем, что к настоящему времени уже созданы лазерные запоминающие устройства с объемом

практическим использованием лазеров в технике.

В предлагаемом вниманию читателя первом томе содер­ жатся пять статей по сформировавшимся направлениям лазерной техники, написанные известными специалистами США.

Четкое изложение физических основ, математического аппарата и методов в каждой из конкретных областей при­ менения лазеров (голографии, метрологии, гирометрии, технологии и передаче информации) облегчает читателю знакомство с этим новым направлением техники. Естествен­ но, что за время подготовки оригинального издания и пере­ вода в каждой из указанных областей применения появи­ лись весьма важные научные и технические результаты.

Достаточно указать, например, на достижения в таких областях, как:

метрология — совершенствование и широкое практи­ ческое использование допплеровских методов для измере­ ния скоростей потоков и амплитуд механических колеба­ ний; строительство — выпуск промышленного лазерного обо­

рудования для нивелировки трасс, проходки тоннелей и т. п.; гирометрия — увеличение точности и уменьшение габа­ ритов приборов;

технология — освоение энергоемких процессов свар­ ки, значительное развитие газолазерной резки, появление и широкое использование новых типов технологического оборудования; передача информации — разработка световолокна с ма­

лыми потерями, широкополосных модуляторов, приемни­ ков, высокостабильных лазеров и создание оптических линий связи.

Всвязи с этим мы сочли необходимым дать в тексте ряд примечаний и дополнить книгу материалами, которые отражают последние достижения и знакомят читателя с отечественными работами.

Вприложении 1 «Лазеры в геодезии» приведены све­ дения об отечественных разработках лазерных дальноме­