ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ

Перечисленные свойства лазерного излучения обеспечили широкое применение лазеров: в научных исследованиях (в физике, химии, биологии, медицине и т. д.), в технических процессах (сварка и резка материалов на участках порядка микронов; пробивание отверстий в сверхтвердых и хрупких телах; плавление и испарение, требующие высоких концентраций энергии и т. д.), в измерительной технике (создание сверхточных часов; измерение расстояний космических масштабов; управление искусственными спутниками и т. п.), в медицинской практике (леченце опухолей, глазных и кожных заболеваний и т. п.).

Лазеры, генерирующие излучение в оптическом диапазоне, называются также оптическими квантовыми генераторами. В области радиотехнических волн (сверхвысоких частот) аналогичные устройства получили название мазеров.

В заключение приведем два интересных исследования. В приведенных выше рассуждениях всегда предполагалось, что поглощение веществом фотонов состоит из элементарных актов, в которых один атом поглощает один фотон; вероятность одновременного поглощения двух фотонов полагалась исчезающе малой и в рассуждениях игнорировалась. Однако благодаря той колоссальной плотности фотонов, которая имеется в лазерном излучении, удалось обнаружить «двухфотонное поглощение». Опыт состоял в следующем: ионы европия в кристалле фтористого кальция возбуждаются голубым светом с Рубиновый лазер, излучающий может вызвать это возбуждение только в том случае, если ион европия поглотит два фотона этого излучения. В обнаружении такого поглощения важное значение имело то обстоятельство, что вероятность однофотонного поглощения пропорциональна первой степени, а вероятность двухфотонного поглощения — квадрату интенсивности падающего излучения. Измерения показали, что интенсивность голубого излучения кристалла увеличивается пропорционально квадрату интенсивности красного света рубинового лазера.

Другое явление — самофокусировка и самоканализация интенсивных пучков света (Г. Аскарян, 1962 г.) — заключается в следующем. Допустим, что идеальный пучок лазерного излучения проходит через среду с показателем преломления Однако в объеме пучка при большой концентрации электромагнитной энергии (больших значениях напряженности поля может возникнуть столь сильная поляризация молекул среды, что показатель преломления в пределах этого объема окажется больше, чем за пределами пучка (при нелинейной зависимости между поляризуемостью среды и вектором внешнего электрического поля значение в объеме пучка будет выражаться формулой где а — некоторый коэффициент). Тогда лазерный пучок

окажется внутри прозрачного шнура («оптического волновода»), на цилиндрической поверхности которого возможно полное внутреннее отражение. Если, например, ввакууме луч 1 (рис. IV.99) мог бы выйти за пределы лазерного пучка, то в среде этот луч будет испытывать полное внутреннее отражение от границы шнура и останется в пределах пучка.

Рис. IV.99

Можно показать, что кроме такой «самоканализации» пучка будет иметь место и некоторое уменьшение сечения пучка («самофокусировка»). В частности, лучи, собранные линзой в фокусе в дальнейшем не расходятся, а образуют тонкий световой шнур очень малого диаметра (порядка нескольких длин волн),