Лазерний випромінювач

Використання лазерів у біології та медицині може здійснюватися в кількох напрямках, одним з яких можна вважати розробку на основі лазерної техніки приладів та методів для виявлення, ідентифікації, дослідження будови біологічних об’єктів, а також для вивчення природи процесів, що відбуваються в них. Лазер, як і будь-яке інше джерело світла характеризується енергією Е, потужністю Р і тривалістю t (тривалістю імпульсу для імпульсних лазерів) випромінювання, коефіцієнтом корисної дії — к.к.д., довжиною хвилі випромінювання l. Енергія, потужність і тривалість випромінювання зв’язані між собою співвідношенням: Р(Вт) = Е/t (Дж/с).

Енергія випромінювання імпульсних лазерів досягає кількох сотень і тисяч джоулів.

Більш суттєвою для лазерів є наступна характеристика — потужність випромінювання Р. Потужність випромінювання лазерів неперервної дії може бути різною — від одиниць і часток міліват до сотень кіловат (газові лазери). Потужність випромінювання імпульсних лазерів, особливо в режимі гігантських імпульсів, внаслідок незначної тривалості імпульсу t досягає значень тисяч гігават (1012 Вт).

Тривалість імпульсу t імпульсних лазерів також є різною — від кількох мілісекунд (1 мс = 10-3 с) до одиниць наносекунд (1 нс = 10-9 с), і навіть до одиниць пікосекунд (1 пс = 10-12 с) для лазерів у режимі гігантських імпульсів.

Дуже важливим для практичного застосування є питання про коефіцієнт корисної дії лазера (к.к.д.). Як було сказано вище, лазер – це прилад, у якому енергія джерела накачування, витрачена на перехід частинок у збуджений стан та створення інверсії населеностей, трансформується (перетворюється) в енергію когерентного електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. Лише частина енергії накачування безпосередньо перетворюється в енергію лазерного випромінювання, решта втрачається даремно — на нагрівання активного середовища, на спонтанне випромінювання, на компенсацію втрат світла при відбиванні від дзеркал і при поглинанні в найактивнішій речовині тощо. Існуючі лазери мають не надто високий к.к.д. — для лазерів на кристалах та склах — не більше кількох процентів, для газових та рідинних — від одиниць до кількох десятків процентів. Найбільший к.к.д. мають напівпровідникові лазери — в принципі аж до 100%.

Сучасні лазери можуть генерувати когерентне випромінювання майже у всьому оптичному діапазоні, починаючи з дальньої ділянки інфрачервоної області ( l= 300 мкм) і закінчуючи ультрафіолетовою областю (l= 0,1 мкм). Крім того, когерентне випромінювання одержано в субміліметровій області електромагнітного спектра (аж до 1800 мкм), і зараз теоретично доведено можливість генерації в області більш коротких, ніж оптичні, хвиль, а саме в області рентгенівських і g- променів.

Основними властивостями лазерного випромінювання є:

а) висока когерентність; б) монохроматичність; в) надзвичайно мале розходження, і внаслідок цього г) висока густина потужності та енергії випромінювання.

Оставьте комментарий к статье