Реферат: Оптические квантовые генераторы. Лазеры - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Оптические квантовые генераторы. Лазеры

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 33 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

19 МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ПРАВА, СОЦИАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ КАФЕДРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Р Е Ф Е Р А Т по Концепциям современного естествознания на тему: «Принцип работы лазера и его применение» Выполнила: Студентка гр. 12-11 Чиркова С. С. ИЖЕВСК 1999 ПЛАН: 1. Особенности лазерного из лучения. 2. Лазерная технология. 3. Газовые лазеры. 4. Краткий исторический обзор. 5. Полупроводниковые лазеры: а) принцип работы МО накопителя б) область применения МО накопителя в) перспективы развития 6. Применение лазеров в военной технике (лазерная локация) а) наземная локация б) голографические индикаторы на лобовом стекле 1. Особенности лазерного излучения Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадца того века было открытие физических явлений, послуживших основой для соз дания удивительного прибора -оптического квантового генератора, или ла зера. Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного св ета с высокой направленностью светового луча. Само слово “лазер” состав лено из первых букв английского словосочетания, означающего усиление с вета в результате вынужденного излучения” . Действительно, основной физический процесс, определяющий действие лаз ера, - это вынужденное испускание излучения. Оно происходит при взаимоде йствии фотона с возбужденным атомом при точном совпадении энергии фо тона с энергией возбуждения атома (или молекулы) В результате этого взаимодействия атом переходит в невозбужденное сос тояние, а избыток энергии излучается в виде нового фотона с точно такой ж е энергией, направлением распространения и поляризацией, как и у первич ного фотона. Таким образом, следствием данного процесса является налич ие уже двух абсолютно идентичных фотонов. При дальнейшем взаимодейств ии этих фотонов с возбужденными атомами, аналогичными первому атому, мо жет возникнуть “цепная реакция” размножения одинаковых фотонов, “летя щих” абсолютно точно в одном направлении, что приведет к появлению узкон аправленного светового луча. Для возникновения лавины идентичных фото нов необходима среда, в которой возбужденных атомов было бы больше, чем невозбужденных, поскольку при взаимодействии фотонов с невозбужденны ми атомами происходило бы поглощение фотонов. Такая среда называется с редой с инверсной населенностью уровней энергии. Итак, кроме вынужденного испускания фотонов возбужденными атомами п роисходят также процесс самопроизвольного, спонтанного испускания ф отонов при переходе возбужденными атомами в невозбужденное состояние и процесс поглощения фотонов при переходе атомов из невозбужденного со стояния в возбужденное. Эти три процесса, сопровождающие переходы атомо в в возбужденные состояния и обратно, были постулированы А. Эйнштейном в 1916 г. Если число возбужденных атомов велико и существует инверсная выделенн ость уровней (в верхнем, возбужденном состоянии атомов больше, чем в нижн ем, невозбужденном), то первый же фотон, родившийся в результате спонтанн ого излучения, вызовет всенарастающую лавину появления идентичных фот онов. Произойдет усиление спонтанного излучения. На возможность усиления света в среде с инверсной населенностью за сче т вынужденного испускания впервые указал в 1939 г. советский физик В.А.Фабрикант, предложивший создавать инверсную населенность в электр ическом разряде в газе. При одновременном рождении ( принципиально это возможно) большого чис ла спонтанно испущенных фотонов возникнет большое число лавин, кажда я из которых будет распространяться в своем направлении, заданном пе рвоначальным фотоном соответствующей лавины. В результате мы получим потоки квантов света ,но не сможем получить ни направленного луча, ни высокой монохроматичности, так как каждая лавина инициировалась соб ственным первоначальным фотоном. Для того чтобы среду с инверсной на селенностью можно было использовать для генерации лазерного луча, т. е. направленного луча с высокой монохроматичностью, необходимо “снима ть” инверсную населенность с помощью первичных фотонов, уже обладающи х одной и той же энергией ,совпадающей с энергией данного перехода в а томе. В этом случае мы будем иметь лазерный усилитель света. Существует, однако, и другой вариант получения лазерного луча, связ анный с использованием системы обратной связи. Спонтанно родившиеся фотоны, направление распространения которых не перпендикулярно плос кости зеркал, создадут лавины фотонов, выходящие за пределы среды. В то ж е время фотоны, направление распространения которых перпендикулярно п лоскости зеркал, создадут лавины, многократно усиливающиеся в среде вс ледствие многократного отражения от зеркал. Если одно из зеркал будет обладать небольшим пропусканием, то через него будет выходить направле нный поток фотонов перпендикулярно плоскости зеркал. При правильно по добранном пропускании зеркал, точной их настройке относительно друг др уга и относительно продольной оси среды с инверсной населенностью обр атная связь может оказаться настолько эффективной, что излучением “вб ок” можно будет полностью пренебречь по сравнению с излучением, выход ящим через зеркала. На практике это, действительно, удается сделать. Т акую схему обратной связи называют оптическим резонатором, и именно э тот тип резонатора используют в большинстве существующих лазеров . В 1955 г. одновременно и независимо Н.Г. Басовым и А. М. Прохоровым в СССР и Ч. Т аунсом в США был предложен принцип создания первого в мире генератора к вантов электромагнитного излучения на среде с инверсной населеннос тью, в котором вынужденное испускание в результате использования обр атной связи приводило к генерации чрезвычайно монохроматического из лучения. Спустя несколько лет, в 1960 г., американским физиком Т. Мейманом был запуще н первый квантовый генератор оптического диапазона - лазер, в котором об ратная связь осуществлялась с помощью описанного выше оптического ре зонатора, а инверсная населенность возбуждалась в кристаллах рубина, о блучаемых излучением ксеноновой лампы-вспышки. Рубиновый кристалл пр едставляет собой кристалл оксида алюминия АL2О3 с небольшой добавкой = О ,05% хрома. При добавлении атомов хрома прозрачные кристаллы рубина прио бретают розовый цвет и поглощают излучение в двух полосах ближней ульт рафиолетовой области спектра. Всего кристаллами рубина поглощается о коло 15% света лампы-вспышки. При поглощении света ионами хрома происход ит переход ионов в возбужденное состояние В результате внутренних про цессов возбужденные ионы хрома переходят в основное состояние не сраз у, а через два возбужденных уровня. На этих уровнях происходит накоплен ие ионов, и при достаточно мощной вспышке ксеноновой лампы возникает инверсная населенность между промежуточными уровнями и основным уров нем ионов хрома. Торцы рубинового стержня полируют, покрывают отражающими интерфере нционными пленками, выдерживая при этом строгую параллельность торц ов друг другу. При возникновении инверсии населенностей уровней ионов хрома в руби не происходит лавинное нарастание числа вынужденно испущеных фотонов, и обратной связи на оптическом резонаторе, образованном зеркалами на то рцах рубинового стержня, обеспечивает формирование узконаправленного луча красного света. Длительность лазерного импульса==0.0001 с, немного короч е длительности вспышки ксеноновой лампы. Энергия импульса рубинового л азера около 1ДЖ. С помощью механической системы (вращающееся зеркало) или быстродейств ующего электрического затвора можно “включить “ обратную связь (настро ить одно из зеркал) в момент достижения максимальной инверсии населенно стей и, следовательно, максимального усиления активной среды. В этом слу чае мощность индуцированного излучения будет чрезвычайно велика и инв ерсия населенности “снимется” вынужденным излучением за очень коротко е время. В этом режиме модулированной добротности резонатора излучается гиган тский импульс лазерного излучения. Полная энергия этого импульса остан ется приблизительно на том же уровне, что и в режиме “свободной генераци и”, но вследствие сокращения в сотни раз длительности импульса также в с отни раз возрастает мощность излучения, достигая значения =100000000Вт. Рассмотрим некоторые уникальные свойства лазерного излучения . При спонтанном излучении атом излучает спектральную линию конечной ши рины. При лавинообразном нарастании числа вынужденно испущенных фотон ов в среде с инверсной населенностью интенсивность излучения этой лави ны будет возрастать прежде всего в центре спектральной линии данного а томного перехода, и в результате этого процесса ширина спектральной ли нии первоначального спонтанного излучения будет уменьшаться. На прак тике в специальных условиях удается сделать относительную ширину спек тральной линии лазерного излучения в 1*10000000-1*100000000 раз меньше, чем ширина самых узких линий спонтанного излучения, наблюдаемых в природе. Кроме сужения линии излучения в лазере удается получить расходимост ь луча менее 0,00001 радиана, т. е. на уровне угловых секунд. Известно, что направленный узкий луч света можно получить в принципе о т любого источника, поставив на пути светового потока ряд экранов с мале нькими отверстиями, расположенными на одной прямой. Представим себе, чт о мы взяли нагретое черное тело и с помощью диафрагм получили луч света, из которого посредством призмы или другого спектрального прибора выд елили луч с шириной спектра, соответствующей ширине спектра лазерног о излучения. Зная мощность лазерного излучения, ширину его спектра и уг ловую расходимость луча, можно с помощью формулы Планка вычислить тем пературу воображаемого черного тела, использованного в качестве источ ника светового луча, эквивалентного лазерному лучу. Этот расчет приведе т нас к фантастической цифре: температура черного тела должна быть пор ядка десятков миллионов градусов! Удивительное свойство лазерного луч а - его высокая эффективная температура (даже при относительно малой ср едней мощности лазерного излучения или малой энергии лазерного импу льса) открывает перед исследователями большие возможности, абсолютно неосуществимые без использования лазера. Лазеры различаются: способом создания в среде инверсной населенност и, или, иначе говоря, способом накачки (оптическая накачка, возбуждение электронным ударом, химическая накачка и т. п.); рабочей средой (газы, жидко сти, стекла, кристаллы, полупроводники и т.д.); конструкцией резонатора; р ежимом работы (импульсный, непрерывный). Эти различия определяются мно гообразием требований к характеристикам лазера в связи с его практиче скими применениями. 2. Лазерная технология Лазеры нашли широкое при менение, и в частности используются в промышленности для различных вид ов обработки материалов: металлов, бетона, стекла, тканей, кожи и т. п. Лазерные технологические процессы можно условно разделить на два ви да. Первый из них использует возможность чрезвычайно тонкой фокусиров ки лазерного луча и точного дозирования энергии как в импульсном, так и в непрерывном режиме. В таких технологических процессах применяют лаз еры сравнительно невысокой средней мощности: это газовые лазеры импу льсно--периодического действия, лазеры на кристаллах иттрий-алюминиево го граната с примесью неодима. С помощью последних были разработаны те хнология сверления тонких отверстий (диаметром 1 - 10 мкм и глубиной до 10 -100 мк м) в рубиновых и алмазных камнях для часовой промышленности и технолог ия изготовления фильеров для протяжки тонкой проволоки. Основная обла сть применения маломощных импульсных лазеров связана с резкой и свар кой миниатюрных деталей в микроэлектронике и электровакуумной промы шленности, с маркировкой миниатюрных деталей, автоматическим выжиган ием цифр, букв, изображений для нужд полиграфической промышленности . В последние годы в одной из важнейших областей микроэлектроники - фо толитографии, без применения которой практически невозможно изготов ление сверхминиатюрных печатных плат, интегральных схем и других элем ентов микроэлектронной техники, обычные источники света заменяются н а лазерные. С помощью лазера на ХеСL (1=308 нм) удается получить разрешение в ф отолитографической технике до 0,15 - 0,2 мкм. Дальнейший прогресс в субмикронной литографии связан с применением в качестве экспонирующего источника света мягкого рентгеновского из лучения из плазмы, создаваемой лазерным лучом. В этом случае предел раз решения, определяемый длиной волны рентгеновского излучения (1= 0,01 - О,001 мк м), оказывается просто фантастическим. Второй вид лазерной технологии основан на применении лазеров с большой средней мощностью: от 1кВт и выше. Мощные лазеры используют в таких энерго емких технологических процессах, как резка и сварка толстых стальных ли стов, поверхностная закалка, наплавление и легирование крупногабаритн ых деталей, очистка зданий от поверхностей загрязнений, резка мрамора, г ранита, раскрой тканей, кожи и других материалов. При лазерной сварке мет аллов достигается высокое качество шва и не требуется применение вакуу мных камер, как при электроннолучевой сварке, а это очень важно в конвейе рном производстве. Мощная лазерная технология нашла применение в машиностроении, автомоб ильной промышленности, промышленности строительных материалов. Она по зволяет не только повысить качество обработки материалов, но и улучшить технико-экономические показатели производственных процессов. Так, ско рость лазерной сварки стальных листов толщиной 14 мКм достигает 100м\ч при р асходе электроэнергии 10 кВт.ч. 3. Газовые лазеры Газовые лазеры представляют собой, пожалуй, наиболее широко используе мый в настоящее время тип лазеров и, возможно, в этом отношении они превос ходят даже рубиновые лазеры. Газовым лазерам также, по-видимому, посвяще на большая часть выполненных исследований. Среди различных типов газо вых лазеров всегда можно найти такой, который будет удовлетворять поч ти любому требованию, предъявляемому к лазеру, за исключением очень бо льшой мощности в видимой области спектра в импульсном режиме. Больши е мощности необходимы для многих экспериментов при изучении нелине йных оптических свойств материалов. В настоящее время большие мощнос ти в газовых лазерах не получены по той простой причине, что плотность атомов в них недостаточно велика. Однако почти для всех других целей мо жно найти конкретный тип газового лазера, который будет превосходить как твердотельные лазеры с оптической накачкой, так и полупроводнико вые лазеры. Много усилий было направлено на то, чтобы эти лазеры могли к онкурировать с газовыми лазерами, и в ряде случаев был достигнут опреде ленный успех, однако он всегда оказывался на грани возможностей, в то вр емя как газовые лазеры не обнаруживают никаких признаков уменьшения популярности. Особенности газовых лазеров большей часто обусловлены тем, что они, как правило, являются источниками атомных или молекулярных спектров . Поэтому длины волн переходов точно известны они определяются атом ной структурой и обычно не зависят от условий окружающей среды. Стаби льность длины волны генерации при определенных усилиях может быть зн ачительно улучшена по сравнению со стабильностью спонтанного излуч ения. В настоящее время имеются лазеры с монохроматичностыо, лучшей, че м в любом другом приборе. При соответствующем выборе активной среды м ожет быть осуществлена генерация в любой части спектра, от ультрафиоле товой (~2ООО А) до далекой инфракрасной области (~ 0,4 мм), частично захватыва я микроволновую область. Нет также оснований сомневаться, что в будуще м удастся создать лазеры для вакуумной ультрафиолетовой области спек тра. Разреженность рабочего газа обеспечивает оптическую однородност ь среды с низким коэффициентом преломления, что позволяет применять п ростую математическую теорию для описания структуры мод резонатор а и дает уверенность в том, что свойства выходного сигнала близки к тео ретическим. Хотя к. п. д. превращения электрической энергии в энергию выну жденного излучения в газовом лазере не может быть таким большим, как в п олупроводниковом лазере, однако благодаря простоте управления разряд ом газовый лазер оказывается для большинства целей наиболее удобным в работе как один из лабораторных приборов. Что касается большой мощно сти в непрерывном ре жиме (в противоположность импульсной мощности), т о природа газовых лазеров позволяет им в этом отношении превзойти все другие типы лазеров. 4. Краткий исторический обзор Первые расчеты, касающиеся возможности создания лазеров, и первые пате нты относились главным образом к газовым лазерам, так как схемы энергети ческих уровней и условия возбуждения в этом случае более понятны, чем дл я веществ в твердом состоянии. Однако первым был открыт рубиновый лазер, хотя вскоре был создан и газовый лазер. В конце 1960 г. Джаван, Беннет и Херрио тт создали гелий-неоновый лазер, работающий в инфракрасной области на р яде линий в районе 1 мк. В последующие два года гелий-неоновый лазер был ус овершенствован, а также были открыты другие газовые лазеры, .работающие в инфракрасной области, включая лазеры с использованием других благоро дных газов и атомарного кислорода. Однако наибольший интерес к газовым лазерам был вызван открытием генерации гелий-неонового лазера на красн ой линии 6328 А при условиях, лишь незначительно отличавшихся от условий, пр и которых была получена генерация в первом газовом лазере. Получение ген ерации в видимой области спектра стимулировало интерес не только к поис кам дополнительным переходов такого типа, но и к лазерным применениям, т ак как при этом были открыты многие новые и неожиданные явления, а лазер ный луч получил новые применения в качестве лабораторного инструмента. Два года, последовавшие за открытием генерации на линии 6328 А, были насыщ ены большим количеством технических усовершенствований, направленных главным образом на достижение большей мощности и большей компактности этого типа лазера. Тем временем продолжались поиски новых длин волн и бы ли открыты многие инфракрасные и несколько новых переходов в видимой об ласти спектра. Наиболее важным из них является открытие Матиасом и сот р. импульсных лазерных переходов в молекулярном азоте и в окиси углерод а. Следующим наиболее важным этапом в развитии лазеров было, по--видимом у, открытие Беллом в конце 1963 г. лазера, работающего на ионах ртути. Хотя ла зер на ионах ртути сам по себе не оправдал первоначальных надежд на по лучение больших мощностей в непрерывном режиме в красной и зеленой о бластях спектра, это открытие указало новые режимы разряда, при котор ых могут быть обнаружены лазерные переходы в видимой области спектра . Поиски таких переходов были проведены также среди других ионов. Вскор е было обнаружено, что ионы аргона представляют собой наилучший источ ник лазерных переходов с большой мощностью в видимой области и что на них может быть получена генерация в непрерывном режиме . В результате д альнейших усовершенствований аргонового лазера в непрерывном режим е была получена наиболее высокая мощность, какая только возможна в ви димой области. В результате поисков была открыта генерация на 200 ионных переходах, сосредоточенных главным образом в видимой, а также в ультра фиолетовой частях спектра. Такие поиски, по-видимому, еще не окончены; в журналах по прикладной физике и в технических журналах часто появляют ся сообщения о генерации на новых длинах волн, Тем временем .технические усовершенствования лазеров быстро расширял ись, в результате чего исчезли многие “колдовские” ухищрения первых к онструкций гелий-неоновых и других газовых лазеров. Исследования таки х лазеров, начатые Беннетом , продолжались до тех пор, пока не был создан гелий-неоновый лазер, который можно установить на обычном столе с полн ой уверенностью в том, что лазер будет функционировать так, как это ожи далось при его создании. Аргоновый ионный лазер не исследован столь ж е хорошо; однако большое число оригинальных работ Гордона Бриджеса и с отр. позволяет предвидеть в разумных пределах возможные параметры так ого лазера. На протяжении последнего года появился ряд интересных работ, посвяще нных газовым лазерам, однако еще слишком рано определять их относите льную ценность. Ко всеобщему удивлению наиболее важным достижением я вилось открытие Пейтелом генерации вынужденного излучения в СО2 на п олосе 1,6 мк с высоким к.п.д.выходная мощность в этих лазерах может быть дов едена до сотен ватт,что обещает открыть целую новую область лазерных пр именений. 5. Полупроводниковые лаз еры. Основным примером работы полупроводниковых лазеров является магнитн о-оптический накопитель(МО). а) Принципы работы МО нак опителя. МО накопитель построен на совмещении магнитного и оптического принци па хранения информации. Записывание информации производится при помощ и луча лазера и магнитного поля, а считование при помощи одного только ла зера. В процессе записи на МО диск лазерный луч нагревает определенные точ ки на диски, и под воздейстием температуры сопротивляемость изменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет магнитному п олю изменить полярность точки.После окончания нагрева сопротивляемос ть снова увеличивается нополярность нагретой точки остается в соотве тствии с магнитным полем примененным к ней в момент нагрева. В имеющих ся на сегодняшний день МО накопителях для записи информации применяютс я два цикла, цикл стирания и цикл записи. В процессе стирания магнитное поле имеет одинаковую полярность, соответствующую двоичным нулям. Ла зерный луч нагревает последовательно весь стираемый участок и таким образом записывает на диск последовательность нулей. В цикле записи полярность магнитного поля меняется на противоположную, что соответс твует двоичной единице. В этом цикле лазерный луч включается только на тех участках, которые должны содержать двоичные единицы, и оставляя уча стки с двоичными нулями без изменений. В процессе чтения с МО диска используется эффект Керра, заключающийся в изменении плоскости поляризации отраженного лазерного луча, в зави симости от направления магнитного поля отражающего элемента. Отражаю щим элементом в данном случае является намагниченная при записи точка на поверхности диска, соответствующая одному биту хранимой информаци и. При считывании используется лазерный луч небольшой интенсивности, н е приводящий к нагреву считываемого участка, таким образом при считыв ании хранимая информация не разрушается. Такой способ в отличии от обычного применяемого в оптических дисках не деформирует поверхность диска и позволяет повторную запись без допол нительного оборудования. Этот способ также имеет преимущество перед т радиционной магнитной записью в плане надежности. Так как перемагниче ваниие участков диска возможно только под действием высокой темпера туры, то вероятность случайного перемагничевания очень низкая, в отл ичии от традиционной магнитной записи, к потери которой могут привести случайные магнитные поля. б) Область применения МО Область применения МО дисков определяется его высокими характер истиками по надежности, объему и сменяемости. МО диск необходим для зад ач, требующих большого дискового объема, это такие задачи, как САПР, обр аботка изображений звука. Однако небольшая скорость доступа к данным, не дает возможности применять МО диски для задач с критичной реактивн остью систем.Поэтому применение МО дисков в таких задачах сводится к хр анению на них временной или резервной информации. Для МО дисков очень вы годным использованием является резервное копирование жестких дисков или баз данных. В отличии от традиционно применяемых для этих целей стри меров, при хранение резервной информации на МО дисках, существенно увел ичивается скорость восстановления данных после сбоя. Это объясняется тем, что МО диски являются устройствами с произвольным доступом, чт о позволяет восстанавливать только те данные в которых обнаружился с бой.Кроме этого при таком способе восстановления нет необходимости по лностью останавливать систему до полного восстановления данных.Эти до стоинства в сочетании с высокой надежностью хранения информации дела ют применение МО дисков при резервном копировании выгодным, хотя и боле е дорогим по сравнению со стримерами. Применение МО дисков, также целесообразно при работе с приватн ой информацией больших объемов. Легкая сменяемость дисков позволяет ис пользовать их только во время работы, не заботясь об охране компьютера в нерабочее время, данные могут хранится в отдельном, охраняемом месте. Э то же свойство делает МО диски незаменимыми в ситуации когда необходи мо перевозить большие объемы с места на место, например с работы домой и обратно. в) Перспективы развития. Основные перспективы развития МО дисков связанны прежде всего с увели чением скорости записи данных. Медленная скорость определяется в пер вую очередь двухпроходным алгоритмом записи. В этом алгоритме нули и ед иницы пишутся за разные проходы, из-за того, что магнитное поле, задающие направление поляризации конкретных точек на диске, не может изменять свое направление достаточно быстро. Наиболее реальная альтернатива двухпроходной записи - это технология , основанная на изменение фазового состояния. Такая система уже реализ ована некоторыми фирмами производителями. Существуют еще несколько р азработок в этом направлении, связанные с полимерными красителями и мо дуляциями магнитного поля и мощности излучения лазера. Технология основанная на изменении фазового состояния, основана на с пособности вещества переходить из кристаллического состояния в аморф ное. Достаточно осветить некоторую точку на поверхности диска лучом л азера определенной мощности, как вещество в этой точке перейдет в амор фное состояние. При этом изменяется отражающая способность диска в эт ой точке. Запись информации происходит значительно быстрее, но при этом процессе деформируется поверхность диска, что ограничивает число цик лов перезаписи. Технология основанная на полимерных красителях, также допускает по вторную запись. При этой технологии поверхность диска покрывается двум я слоями полимеров, каждый из которых чувствителен к свету определе нной частоты. Для записи используется частота, игнорируемая верхним с лоем, но вызывающая реакцию в нижнем. В точке падения луча нижний слой ра збухает и образует выпуклость, влияющую на отражающие свойства поверхн ости диска. Для стирания используется другая частота, на которую реаги рует только верхний слой полимера, при реакции выпуклость сглаживаетс я. Этот метод как и предыдущий имеет ограниченное число циклов записи, т ак как при записи происходит деформация поверхности. В настоящие время уже разрабатывается технология позволяющая менять полярность магнитного поля на противоположную всего за несколько нан осекунд. Это позволит изменять магнитное поле синхронно с поступление м данных на запись. Существует также технология построенная на модуля ции излучения лазера. В этой технологии дисковод работает в трех режима х - режим чтения с низкой интенсивностью, режим записи со средней интенси вностью и режим записи с высокой интенсивностью. Модуляция интенсивнос ти лазерного луча требует более сложной структуры диска, и дополнени я механизма дисковода инициализирующим магнитом, установленным пере д магнитом смещения и имеющим противоположную полярность. В самом прост ом случае диск имеет два рабочих слоя - инициализирующий и записывающи й. Инициализирующий слой сделан из такого материала, что инициализир ующий магнит может изменять его полярность без дополнительного возд ействия лазера. В процессе записи инициализирующий слой записываетс я нулями, а при воздействии лазерного луча средней интенсивности зап исывающий слой намагничивается инициализирующим, при воздействии лу ча высокой интенсивности, записывающий слой намагничивается в соответ ствии с полярностью магнита смещения. Таким образом запись данных може т происходить за один проход, при переключении мощности лазера. Безусловно МО диски перспективные и бурно развивающиеся устройства, которые могут решать назревающие проблемы с большими объемами информа ции. Но их дальнейшее развитие зависит не только от технологии записи на них, но и от прогресса в области других носителей информации. И если не бу дет изобретен более эффективный способ хранения информации, МО диски во зможно займут доминирующие роли. 6. Применение лазеров в военной технике (лазерная локация) а) наземная локация Как сообщает печать, за рубежом разрабатывается ряд стацион арных лазерных локаторов. Эти локаторы предназначены для слежения за ра кетами на начальном этапе полета, а также для слежения за самолетами и сп утниками. Большое значение придается лазерному локатору, включенному в систему ПРО и ПКО. По проекту американской системы именно оптический ло катор обеспечивает выдачу точных координат головной части или спутник а в систему лазерного поражения цели. Локатор типа "ОПДАР" предназначен д ля слежения за ракетами на активном участке их полета. Тактические треб ования определяют незначительную дальность действия локатора, поэтому на нем установлен газовый лазер, работающий на гелий-неоновой смеси, изл учающий электромагнитную энергию на волне 0.6328мкм при входной мощности всего 0.01Вт . Лазер работает в непрерывном режиме, но его изл учение модулируется с частотой 100МГц . Передающая оптическая система собрана из оптических элеме нтов по схеме Кассагрена, что обеспечивает очень незначительную ширину расходимости луча. Локатор монтируется на основании, относительно кото рого он может с помощью следящей системы устанавливаться в нужном напра влении с высокой точностью. Эта следящая система управляется сигналами, которые поступают через кодирующее устройство. Разрядность кода соста вляет 21 единицу двоичной ин формации, что позволяет устанавливать локатор в нужном направлении с то чностью около одной угловой секунды. Приемная оптическая система имеет диаметр входной линзы 300мм . В ней установлен интерференционный фильтр, предназначенный для подавле ния фоновых помех, а также устройство, обеспечивающее фазовое детектиро вание отраженной ракетой сигналов. В связи с тем, что локатор работает по своим объектам, то с целью увеличения отражательной способности ракеты на нее устанавливается зеркальный уголковый отражатель, который предс тавляет собой систему из пяти рефлекторов, обеспечивающих распределен ие упавшей на них световой энергии таким образом, что основная ее часть и дет в сторону лазерного локатора. Это повышает эффективность отражающе й способности ракеты в тысячи раз. Локатор имеет три устройства слежения по углам: точный и грубый датчики по углам и еще инфракрасную следящую си стему. Технические данные первого датчика определяются в основном опти ческими характеристиками приемо-передающей системы. А так как диаметр в ходной оптической системы равен 300мм и фокусное расстояние равно 2000м , то это обеспечивает угловую разрешающую способность 80 угловых секунд. Сканирующее устройство имеет полосу пропускания 100Гц . Второй датчик имеет оптиче скую систему с диаметром 150мм и меньшее фокусное расстояние. Это дает разрешающую способн ость по углу всего 200 угловых секунд, т.е. обеспечивает меньшую точность, чем первый. В качестве приемни ков излучения оба канала оснащены фотоумножителями, т.е. наиболее чувств ительными элементами из имеющихся. Перед приемником излучения распола гается интерференционный фильтр с полосой пропускания всего в 1.5 ангстрема. Это резко снижает долю приходящего излучения от фона. Полоса пропускания согласована с длиной волны излучения лазера, чем обеспечивается прохождение на приемник тол ько своего лазерного излучения. Локатор позволяет работать в пределах о т 30 до 30000м . Предельная высота полета ракеты 18000м . Сообщается, что этот лок атор обычно располагается от ракеты на расстоянии около 1000м и на линии, составляющей с плоскостью полета ракеты 45 градусов. Измерение параметро в движения ракеты с такой высокой точностью на активном участке полета д ает возможность точно рассчитать точку ее падения. Локатор для слежения . Рассмотрим локатор созданный по заказу НАСА и предназначенный для слеж ения за спутниками. Он предназначался для слежения за собственными спут никами и работал совместно с радиолокатором, который выдавал координат ы спутника с низкой точностью. Эти координаты использовались для предва рительного наведения лазерного локатора, который выдавал координаты с высокой точностью. Целью эксперимента было определение того, насколько отклоняется истинная траектория спутника от расчетной, - чтобы узнать ра спределение поля тяготения Земли по всей ее сфере. Для этого на полярную орбиту был запущен спутник "Эксплорер-22". Его орбита была рассчитана с выс окой точностью, но в качестве исходных данных вложили информацию, что по ле тяготения определяется формой Земли, т.е. использовали упрощенную мод ель. Если же теперь в процессе полета спутника наблюдалось уменьшение в ысоты его относительно расчетной траектории, то очевидно, что на этом уч астке имеются аномалии в поле тяготения. По спутнику "Эксплорер-22" была, по сообщению НАСА, проведена серия экспериментов и часть этих данных была опубликована. В одном из сообщений говорится, что на расстоянии 960 км . ошибка в дальности составляла 3м. Минимальный угол, считыв аемый с кодируемого устройства, был равен всего пяти угловым секундам. И нтересно, что в это время появилось сообщение, что американцев опередили в их работе французские инженеры и ученые. Сотрудники лаборатории Сан-М ишель де Прованс провели серию экспериментов по наблюдению за тем же спу тником, используя лазерный локатор своего производства. б) голографические индикаторы на лоб овом стекле Для использования в прицельно-навигационной системе ноч ного видения, предназначенной для истребителя F-16 и штурмовика A-10 был разра ботан голографический индикатор на лобовом стекле. В связи с тем, что габ ариты кабины самолетов невелики, то с тем, что-бы получить большое мгнове нное поле зрения индикатора разработчиками было решено разместить кол лимирующий элемент под приборной доской. Оптическая система включает три раздельных элемента, каждый из которых обладает свойствами дифракц ионных оптических систем: центральный изогнутый элемент выполняет функции коллиматора, два других элемента служат для изм енения положения лучей. Разработан метод отображения на одном экране об ъединенной информации: в форме растра и в штриховой форме, что достигает ся благодаря использованию обратного хода луча пр и формировании растра с интервалом времени 1.3мс , в течении которого на ТВ-экране воспроизводится и нформация в буквенно-цифровой форме и в виде графических данных, формиру емых штриховым способом. Для экрана ТВ-трубки индикатора используется у зкополосный люминофор, благодаря чему обеспечивается хорошая селекти вность голографической системы при воспроизведении изображений и проп ускание света без розового оттенка от внешней обстановки. В процессе это й работы решалась проблема приведения наблюдаемого изображения в соот ветствие с изображением на индикаторе при полетах на малых высотах в ноч ное время (система ночного видения давала несколько увеличенное изобра жение), которым летчик не мог пользоваться, поскольку при этом несколько искажалась картина, которую можно бы было получить при визуальном обзор е. Исследования показали, что в этих случаях летчик теряет уверенность, с тремится лететь с меньшей скоростью и на большой высоте. Необходимо было создать систему, обеспечивающую получение действительного изображен ия достаточно большого размера, чтобы летчик мог пилотировать самолет в изуально ночью и в сложных метеоусловиях, лишь изредка сверяясь с прибор ами. Для этого потребовалось широкое поле индикатора, при котором расшир яются возможности летчика по пилотированию самолета, обнаружению целе й в стороне от маршрута и производству противозенитного маршрута и мане вра атаки целей. Для обеспечения этих маневров необходимо большое поле з рения по углу места и азимуту. С увеличением угла крена самолета летчик д олжен иметь широкое поле зрения во вертикали. Установка коллимирующего элемента как можно выше и ближе к глазам летчика была достигнута за счет применения голографических элементов в качестве зеркал для изменения направления пучка лучей. Это хотя и усложнило конструкцию, однако дало в озможность использовать простые и дешевые голографические элементы с высокой отдачей. В США разрабатывается голографический координатор для распознавания и сопровождения целей. Основным назначением такого коррелятора являет ся выработка и контроль сигналов управления наведения ракеты на средне м и заключительном участках траектории полета. Это достигается путем мг новенного сравнения изображений земной поверхности, находящейся в пол е зрения системы в нижней и передней полусфере, с изображением различных участков земной поверхности по заданной траектории, хранимым в запомин ающем устройстве системы.. Таким образом обеспечивается возможность не прерывного определения местонахождения ракеты на траектории с использ ованием близко лежащих участков поверхности, что позволяет проводить к оррекцию курса в условиях частичного затемнения местности облаками. Вы сокая точность на заключительном этапе полета достигается с помощью си гналов коррекции с частотой меньше 1 Гц . Для системы управления ракетой не требуется инерциальная с истема координат и координаты точного положения цели. Как сообщается, ис ходные данные для данной системы должны обеспечиваться преварительной аэро- или космической разведкой и состоять из серии последовательных ка дров, представляющих собой Фурье-спектр изображения или панорамные фот ографии местности, как это делается при использовании существующего пл ощадного коррелятора местности. Применение этой схемы, как утверждают с пециалисты, позволит производить пуски ракет с носителя, находящегося в не зоны ПВО противника, с любой высоты и точки траектории, при любом ракур се, обеспечит высокую помехоустойчивость, наведения управляемого оруж ия после пуска по заранее выбранным и хорошо замаскированным стационар ным целям. Образец аппаратуры включает в себя входной объектив, устройст во преобразования текущего изображения, работающего в реальном масшта бе времени, голографической линзовой матрицы, согласованной с голограф ическим запоминающим устройством, лазера, входного фотодетектора и эле ктронных блоков. Особенностью данной схемы является использование лин зовой матрицы из 100 элементо в, имеющих формат 10x10. Каждая элементарная линза обеспечивает обзор всей входной аппаратуры и, следо вательно, всего сигнала от поступающего на вход изображения местности и ли цели. На заданной фокальной плоскости образуется соответственно 100 Фурье спектров этого входног о сигнала. Таким образом мгновенный входной сигнал адресуется одноврем енно к 100 позициям памяти. В с оответствии в линзовой матрице изготавливается голографическая памят ь большой емкости с использованием согласованных фильтров и учетом нео бходимых условий применения. Сообщается, что на этапе испытания системы был выявлен ряд ее важных характеристик. 1. Высокая обнаружительная способность как при низкой, так и при высокой контрастности изображения , способность правильно опознать входную информацию, если даже имеется т олько часть ее. 2. Возможность плавного авт оматического перехода сигналов сопровождения при смене одного изображ ения местности другим, содержащимся в запоминающем устройстве. 3. Возможность расширения зоны пуска р акеты путем запоминания несколько близко расположенных участков местн ости, из которых каждая имеет соответствующую ориентацию на цель. В проц ессе полета ракета может быстро переведена на заданную траекторию, зави сящую от динамики ракеты. Список использованной литературы: 1.Энциклопедический словар ь юного физика (гл.редактор Мигдал А.Б.) Москва “Педагогика” 1991г. 2.О.Ф.Кабардин “Физика” Москв а “Просвещение” 1988г. 3.”Газовые лазеры” (под. ред. Н.Н.Соболева) Москва “Мир” 1968г. 4. Л. В. Тарасов «Лазеры: Действительность и надежды» Москва «Наука», 1985
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
В отличие от всех остальных монархий, где власть передаётся от папы к сыну, в Ватикане власть переходит от папы к папе.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Оптические квантовые генераторы. Лазеры", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru