Список лазерных приложений

редактировать
Лазерные указки

Многие научные, военные, медицинские и коммерческие лазерные приложения были разработаны с тех пор изобретение лазера в 1958 году. когерентность, высокая монохроматичность и способность достигать чрезвычайно высоких мощностей - все это свойства, которые позволяют для этих специализированных приложений.

Содержание

  • 1 Scientific
    • 1.1 Спектроскопия
    • 1.2 Термическая обработка
    • 1.3 Погода
    • 1.4 Лунный лазерный дальномер
    • 1.5 Фотохимия
    • 1.6 Лазерный сканер
    • 1.7 Охлаждение лазера
    • 1.8 Ядерный синтез
    • 1.9 Микроскопия
  • 2 Военные
    • 2.1 Непосредственно в качестве энергетического оружия
    • 2.2 Защитные меры противодействия
    • 2.3 Дезориентация
    • 2.4 Наведение
    • 2.5 Целеуказатель
    • 2,6 Огнестрельное оружие
      • 2.6.1 Лазерный прицел
      • 2.6.2 Лазеры с наведением на глаз
      • 2.6.3 Голографический оружейный прицел
  • 3 Медицинский
  • 4 Промышленное и коммерческое
    • 4.1 Развлечения и отдых
    • 4.2 Геодезия и определение расстояния
    • 4.3 Сдерживающее средство от птиц
  • 5 Изображения
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Scientific

В науке лазеры используются во многих способы, в том числе:

Лазеры также могут косвенно использоваться в спектроскопии в качестве микро - система отбора проб, метод, называемый лазерной абляцией (LA), который обычно применяется к аппарату ICP-MS, что приводит к мощному LA-ICP-MS.

Принципы лазерной спектроскопии обсуждаются Демтредером.

Спектроскопия

Большинство типов лазеров по своей природе являются чистыми источниками света; они излучают почти монохроматический свет с очень четко определенным диапазоном длин волн. За счет тщательного проектирования компонентов лазера чистота лазерного излучения (измеряемая как «ширина линии ») может быть улучшена больше, чем чистота любого другого источника света. Это делает лазер очень полезным источником для спектроскопии. Высокая интенсивность света, которая может быть достигнута с помощью небольшого, хорошо сколлимированного луча, также может быть использована для создания нелинейно-оптического эффекта в образце, что делает возможными такие методы, как спектроскопия комбинационного рассеяния. Другие спектроскопические методы, основанные на лазерах, могут быть использованы для создания чрезвычайно чувствительных детекторов различных молекул, способных измерять молекулярные концентрации на уровне частей на 10 (ppt). Благодаря высокой плотности мощности, достижимой с помощью лазеров, возможно индуцированное пучком атомное излучение: этот метод называется спектроскопией лазерного пробоя (LIBS).

Термическая обработка

Термическая обработка лазером позволяет избирательно упрочнять поверхность от износа с незначительной деформацией детали или без нее. Поскольку это исключает необходимость в значительной части доработки деталей, которая выполняется в настоящее время, капитальные затраты на лазерную систему окупаются в короткие сроки. Также было разработано инертное абсорбирующее покрытие для лазерной термообработки, которое устраняет испарения, генерируемые традиционными лакокрасочными покрытиями во время процесса термообработки лучами CO2-лазера.

Одним из факторов, решающих для успеха операции термообработки, является контроль освещенности лазерным лучом на поверхности детали. Оптимальное распределение освещенности определяется термодинамикой взаимодействия лазера с материалом и геометрией детали.

Как правило, освещенность от 500 до 5000 Вт / см2 удовлетворяет термодинамическим ограничениям и обеспечивает быстрый нагрев поверхности и минимальное необходимое общее количество тепла. Для общей термообработки одним из лучших вариантов является равномерный квадратный или прямоугольный брус. Для некоторых специальных применений или применений, где термообработка выполняется на краю или углу детали, может быть лучше уменьшить энергетическую освещенность около края, чтобы предотвратить плавление.

Погода

Исследования показывают, что однажды ученые могут вызвать дождь и молнии штормы (а также микроманипулировать некоторыми другими погодными условиями. явления) с использованием лазеров высокой энергии. Такой прорыв потенциально может искоренить засухи, помочь смягчить последствия связанных с погодой катастроф и выделить погодные ресурсы в нужные районы.

Лунный лазерный дальномер

Когда астронавты "Аполлона" посетили Луну, они установили ретрорефлекторы, чтобы сделать возможным эксперимент по лазерной локации Луны. Лазерные лучи фокусируются через большие телескопы на Земле, нацеленные на массивы, и время, необходимое для отражения луча обратно на Землю, измеряется для определения расстояния между Землей и Луной с высокой точностью.

Фотохимия

Некоторые лазерные системы, благодаря процессу синхронизации мод, могут производить чрезвычайно короткие световые импульсы - от пикосекунд или фемтосекунд (10-10 секунд). Такие импульсы можно использовать для инициирования и анализа химических реакций, метод, известный как фотохимия. Короткие импульсы можно использовать для исследования процесса реакции с очень высоким временным разрешением, что позволяет обнаруживать короткоживущие промежуточные молекулы. Этот метод особенно полезен в биохимии, где он используется для анализа деталей фолдинга и функции белка.

Лазерный сканер

Лазерные сканеры штрих-кода идеальны для приложений, требующих высокоскоростного считывания линейных кодов или сложенных символов.

Лазерное охлаждение

Недавний успех получил лазерное охлаждение. Это включает в себя улавливание атомов, метод, при котором некоторое количество атомов ограничивается специальной конфигурацией из электрического и магнитного поля. Сияние определенных длин волн света на ионы или атомы замедляет их, тем самым охлаждая их. По мере продолжения этого процесса все они замедляются и имеют одинаковый уровень энергии, образуя необычную структуру материи, известную как конденсат Бозе-Эйнштейна.

Ядерный синтез

Одни из самых мощных в мире и сложные схемы из нескольких лазеров и оптических усилителей используются для получения световых импульсов чрезвычайно высокой интенсивности и чрезвычайно короткой продолжительности, например лаборатория лазерной энергетики, National Ignition Facility, GEKKO XII, Nike laser, Laser Mégajoule, HiPER. Эти импульсы расположены так, что они поражают таблетки трития - дейтерия одновременно со всех направлений, в надежде, что сжимающий эффект ударов вызовет атомный синтез в пеллеты. Этот метод, известный как «термоядерный синтез с инерционным удержанием », до сих пор не смог достичь «безубыточности», то есть пока реакция термоядерного синтеза генерирует меньше энергии, чем используется для питания лазеров, но исследования продолжается.

Микроскопия

Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия и микроскопия с двухфотонным возбуждением используют лазеры для получения четких изображений толстых образцов на разной глубине. Микродиссекция с лазерным захватом использует лазеры для получения определенных популяций клеток из среза ткани под микроскопом.

Дополнительные методы лазерной микроскопии включают в себя гармоническую микроскопию, микроскопию с четырехволновым смешением и интерферометрическую микроскопию.

Военные

Военные лазеры используют такие приложения, как целеуказание и дальность, защитные меры противодействия, связь и оружие направленной энергии.

Непосредственно в качестве энергетического оружия

A лазерное оружие представляет собой оружие направленной энергии на основе лазеров.

Защитные контрмеры

Защитные контрмеры могут варьироваться от компактных маломощных инфракрасных средств противодействия до высокомощных бортовых лазерных систем. В системах ИК-противодействия используются лазеры, чтобы сбить с толку головки самонаведения инфракрасных самонаводящихся ракет.

Дезориентация

Некоторое оружие просто использует лазер, чтобы дезориентировать человека. Одним из таких видов оружия является Thales.

Guidance

Лазерное наведение - это метод наведения ракеты или другого снаряда или транспортного средства на цель с помощью лазерного луча.

Целеуказатель

Целеуказатель

Другое военное использование лазеров - это лазерный целеуказатель. Это маломощный лазерный указатель, используемый для указания цели для высокоточного боеприпаса, обычно запускаемого с самолета. Управляемый боеприпас корректирует траекторию полета к отраженному от цели лазерному свету, обеспечивая высокую точность прицеливания. Луч лазерного целеуказателя настроен на частоту импульсов, которая соответствует установленной на управляемом боеприпасе, чтобы боеприпасы поражали назначенные цели и не следовали за другими лазерными лучами, которые могут использоваться в этом районе. Лазерный целеуказатель может быть направлен на цель с помощью самолета или ближайшей пехоты. Лазеры, используемые для этой цели, обычно - это инфракрасные лазеры, поэтому противник не может легко обнаружить направляющий лазерный свет.

Огнестрельное оружие

Лазерный прицел

Лазерный прицел, используемый Силами обороны Израиля во время обучения коммандос Револьвер Smith Wesson с лазерным прицелом установлен на предохранительной скобе спускового крючка.

. Лазер используется в большинстве огнестрельного оружия в качестве инструмента для улучшения наведения на цель других систем оружия. Например, лазерный прицел представляет собой небольшой лазер, обычно видимого света, помещенный на пистолет или винтовку и настроенный так, чтобы излучать луч, параллельный стволу. Поскольку лазерный луч имеет низкую расходимость, лазерный луч выглядит как небольшое пятно даже на больших расстояниях; пользователь помещает точку на желаемую цель, и ствол пистолета выравнивается (но не обязательно с учетом падения пули, бокового ветра, расстояния между направлением луча и осью ствола и подвижность цели при движении пули).

В большинстве лазерных прицелов используется красный лазерный диод. Другие используют инфракрасный диод для создания точки, невидимой невооруженным глазом, но обнаруживаемой приборами ночного видения. В огнестрельном адаптивном модуле обнаружения цели лазерный световой модуль LLM01 сочетаются лазерные диоды видимого и инфракрасного диапазона. В конце 1990-х годов стали доступны зеленые лазерные прицелы с диодной накачкой на твердотельном лазере 2 (DPSS) (532 нм) с диодной накачкой. Современные лазерные прицелы имеют небольшие размеры и достаточно легкие для установки на огнестрельное оружие.

Лазеры, нацеленные на глаз

Несмертоносное лазерное оружие было разработано ВВС США для временного ограничения способности противника стрелять из оружия или иным образом угрожать силам противника. Это устройство освещает противника безвредным лазерным светом малой мощности и может ослеплять, дезориентировать объект или заставлять его бежать. Теперь доступно несколько типов ослепляющих, некоторые из них использовались в бою.

Остается возможность использования лазеров для ослепления, поскольку для этого требуются такие более низкие уровни мощности, и это легко достижимо в переносном устройстве. Однако большинство стран считают преднамеренное постоянное ослепление врага запрещенным правилами войны (см. Протокол по ослепляющему лазерному оружию ). Хотя несколько стран разработали ослепляющее лазерное оружие, такое как китайский ZM-87, считается, что ни одно из них не прошло стадии прототипа.

Помимо приложений, которые пересекаются с военными приложениями, широко известно, что правоохранительные органы используют лазеры для лидара для измерения скорости транспортных средств.

Голографический оружейный прицел

A Голографический оружейный прицел использует лазерный диод для освещения голограммы сетки, встроенной в плоское стеклянное оптическое окно прицела. Пользователь смотрит в оптическое окно и видит изображение перекрестия сетки, наложенное на расстоянии в поле зрения .

Медицина

Промышленные и коммерческие

Лазеры, используемые для визуальных эффектов во время музыкального представления. (A лазерное световое шоу.) Выравнивание пола из керамической плитки с помощью лазерного устройства

Промышленные лазерные приложения можно разделить на две категории в зависимости от мощности лазера: обработка материалов и обработка микроматериалов.

При обработке материалов лазеры со средней оптической мощностью выше 1 киловатт используются в основном для промышленных приложений обработки материалов. За пределами этого порогового значения мощности возникают тепловые проблемы, связанные с оптикой, которые отделяют эти лазеры от их аналогов с меньшей мощностью. Лазерные системы в диапазоне 50–300 Вт используются в основном для перекачивания, сварки пластмасс и пайки. Лазеры мощностью более 300 Вт используются в пайке, Применения для сварки тонкого металла и резки листового металла . Требуемая яркость (измеренная в произведении параметра луча) выше для приложений резки, чем для пайки и сварки тонких металлов. Высокая мощность приложения, такие как закалка, плакирование и Сварка с глубоким проплавлением, требует оптической мощности в несколько кВт и используется в широком спектре промышленных процессов.

Обработка микроматериалов - это категория, которая включает все приложения для лазерной обработки материалов мощностью менее 1 киловатт. Использование лазеров в обработке микроматериалов нашло широкое применение при разработке и производстве экранов для смартфонов, планшетных компьютеров и светодиодных телевизоров.

Подробный список промышленных и коммерческих лазерных приложений включает:

Развлечения и отдых

Геодезическая съемка и определение расстояния

При съемке и конструкция, лазерный уровень прикрепляется к штативу, выравнивается, а затем вращается, чтобы осветить горизонтальную плоскость. В проекторе лазерного луча используется вращающаяся головка с зеркалом для поворота лазерного луча вокруг вертикальной оси. Если зеркало не является самовыравнивающимся, оно снабжено визуально читаемыми пузырьками уровня и регулируемыми вручную винтами для ориентации проектора. Посох, который несет оператор, оснащен подвижным датчиком, который может обнаруживать лазерный луч и подает сигнал, когда датчик находится на одной линии с лучом (обычно звуковой сигнал). Расположение датчика на градуированной рейке позволяет сравнивать высоты между разными точками на местности.

Башенный лазерный нивелир используется в сочетании с датчиком на колесном тракторе-скребке в процессе лазерного нивелирования земли, чтобы довести землю (например, сельскохозяйственное поле) до почти ровной поверхности с небольшим сорт для дренажа. Линейный лазерный уровень был изобретен в 1996 году Стивом Дж. Оросом-младшим [1] Этот тип уровня не требует тяжелого мотора для создания иллюзии линии из точки, скорее, он использует линзу для преобразования точки в линию.

Средство защиты от птиц

Лазерные лучи используются для рассеивания птиц с сельскохозяйственных угодий, промышленных площадок, крыш и взлетно-посадочных полос аэропортов. Птицы склонны воспринимать лазерный луч как физическую палку. Направляя лазерный луч на птиц, они пугаются и улетают. На рынке представлены лазерные горелки с ручным управлением или автоматизированные роботы для автоматического перемещения лазерного луча.

Изображения

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Лазерные устройства.
Последняя правка сделана 2021-05-28 10:01:28
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте