трусики женские украина

На головну

Принцип роботи лазера і його застосування - Природознавство

МІНІСТЕРСТВО ЗАГАЛЬНОГО І

ПРОФЕСІЙНОГО ОСВІТИ

УДМУРТСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ПРАВА, СОЦІАЛЬНОГО

УПРАВЛІННЯ І БЕЗПЕКИ

КАФЕДРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯР ЕФЕРАТ

по Концепціях сучасного природознавства

на тему:

«Принцип роботи лазера і його застосування»

Виконала:

Студентка гр. 12-11

Чиркова С. С.ИЖЕВСК

1999

ПЛАН:

1. Особливості лазерного випромінювання.

2. Лазерна технологія.

3. Газові лазери.

4. Короткий історичний огляд.

5. Напівпровідникові лазери:

а) принцип роботи МО накопичувача

б) область застосування МО накопичувача

в) перспективи розвитку

6. Застосування лазерів у військовій техніці (лазерна локация)

а) наземна локация

б) голографічні індикатори на лобовому склі

1. Особливості лазерного випромінювання

Одним з самих чудових досягнень фізики другої половини двадцятого віку було відкриття фізичних явищ, що послужили основою для створення дивного приладу -оптичного квантового генератора, або лазера.

Лазер являє собою джерело монохроматичного когерентного світла з високою спрямованістю світлового променя. Саме слово "лазер" складено з перших букв англійського словосполучення, що означає посилення світла внаслідок вимушеного випромінювання".

Дійсно, основний фізичний процес, що визначає дію лазера, - це вимушене випущення випромінювання. Воно відбувається при взаємодії фотона із збудженим атомом при точному збігу енергії фотона з енергією збудження атома (або молекули)

Внаслідок цієї взаємодії атом переходить в незбуджений стан, а надлишок енергії випромінюється у вигляді нового фотона з точно такою ж енергією, напрямом поширення і поляризацією, як і у первинного фотона. Таким чином, слідством даного процесу є наявність вже двох абсолютно ідентичних фотонів. При подальшій взаємодії цих фотонів із збудженими атомами, аналогічними першому атому, може виникнути "ланцюгова реакція" розмноження однакових фотонів, що "летять" абсолютно точно в одному напрямі, що приведе до появи узконаправленного світлового променя. Для виникнення лавини ідентичних фотонів необхідна середа, в якій збуджених атомів було б більше, ніж незбуджених, оскільки при взаємодії фотонів з незбудженими атомами відбувалося б поглинання фотонів. Така середа називається середою з інверсною населеністю рівнів енергії.

Отже, крім вимушеного випущення фотонів збудженими атомами відбуваються також процес мимовільного, спонтанного випущення фотонів при переході збудженими атомами в незбуджений стан і процес поглинання фотонів при переході атомів з незбудженого стану в збуджене. Ці три процеси, супроводжуючі переходи атомів в збуджені стану і зворотно, були постулированы А. Ейнштейном в 1916 р.

Якщо число збуджених атомів велике і існує інверсна выделенность рівнів (у верхньому, збудженому стані атомів більше, ніж в нижньому, незбудженому), то перший же фотон, що народився внаслідок спонтанного випромінювання, викличе всенарастающую лавину появи ідентичних фотонів. Станеться посилення спонтанного випромінювання.

На можливість посилення світла в середовищі з інверсною населеністю за рахунок вимушеного випущення уперше указав в 1939 р. радянський фізик

В.А.Фабрікант, що запропонував створювати інверсну населеність в електричному розряді в газі.

При одночасному народженні (принципове це можливо) великого числа спонтанно випущених фотонів виникне велике число лавини, кожна з яких буде розповсюджуватися в своєму напрямі, заданому первинним фотоном відповідної лавини. У результаті ми отримаємо потоки квантів світла, але не зможемо отримати ні направленого променя, ні високої монохроматичности, оскільки кожна лавина ініціювалася власним первинним фотоном. Для того щоб середу з інверсною населеністю можна було використовувати для генерації лазерного променя, т. е. направленого променя з високої монохроматичностью, необхідно "знімати" інверсну населеність за допомогою первинних фотонів, що вже володіють однією і тією ж енергією, співпадаючою з енергією даного переходу в атомі. У цьому випадку ми будемо мати лазерний підсилювач світла.

Існує, однак, і інший варіант отримання лазерного променя, пов'язаний з використанням системи зворотного зв'язку. Фотони, що Спонтанно народилися, напрям поширення яких не перпендикулярний площині дзеркал, створять лавину фотонів, що виходить за межі середи. У той же час фотони, напрям поширення яких перпендикулярний площині дзеркал, створять лавину, що багато разів посилюється в середовищі внаслідок багаторазового відображення від дзеркал. Якщо одне з дзеркал буде володіти невеликим пропусканням, то через нього буде вийти направлений потік фотонів перпендикулярно площині дзеркал. При правильно підібраному пропусканні дзеркал, точній їх настройці відносно один одного і відносно подовжньої осі середи з інверсною населеністю зворотний зв'язок може виявитися настільки ефективною, що випромінюванням "убік" можна буде повністю нехтувати в порівнянні з випромінюванням, що виходить через дзеркала. На практиці це, дійсно, вдається зробити. Таку схему зворотного зв'язку називають оптичним резонатором, і саме цей тип резонатора використовують в більшості існуючих лазерів.

У 1955 р. одночасно і незалежно Н.Г. Басовим і А. М. Прохоровим в СРСР і Ч. Таунсом в США був запропонований принцип створення першого в світі генератора квантів електромагнітного випромінювання на середі з інверсною населеністю, в якому вимушене випущення внаслідок використання зворотного зв'язку приводило до генерації надзвичайно монохроматичного випромінювання.

Через декілька років, в 1960 р., американським фізиком Т. Мейманом був запущений перший квантовий генератор оптичного діапазону - лазер, в якому зворотний зв'язок здійснювався за допомогою описаного вище оптичного резонатора, а інверсна населеність збуджувалася в кристалах рубіна, що опромінюються випромінюванням ксеноновой лампи-спалаху. Рубіновий кристал являє собою кристал оксиду алюмінію АL2О3 з невеликою добавкою = О, 05% хрому. При додаванні атомів хрому прозорі кристали рубіна набувають рожевого кольору і поглинають випромінювання в двох смугах ближньої ультрафіолетової області спектра. Усього кристалами рубіна поглинається біля 15% світла лампи-спалаху. При поглинанні світла іонами хрому відбувається перехід іонів в збуджений стан Внаслідок внутрішніх процесів збуджені іони хрому переходять в основний стан не відразу, а через два збуджених рівні. На цих рівнях відбувається накопичення іонів, і при досить могутньому спаласі ксеноновой лампи виникає інверсна населеність між проміжними рівнями і основним рівнем іонів хрому.

Торці рубінового стержня полірують, покривають відображаючими інтерференційними плівками, витримуючи при цьому сувору параллельность торців один одному.

При виникненні інверсії населеності рівнів іонів хрому в рубіні відбувається лавинное наростання числа вимушено испущеных фотонів, і зворотного зв'язку на оптичному резонаторі, освіченому дзеркалами на торцях рубінового стержня, забезпечує формування узконаправленного променя червоного світла. Тривалість лазерного імпульсу==0.0001 з, трохи коротше за тривалість спалаху ксеноновой лампи. Енергія імпульсу рубінового лазера біля 1ДЖ.

За допомогою механічної системи (дзеркало, що обертається ) або швидкодіючого електричного затвора можна "включити " зворотний зв'язок (настроїти одне з дзеркал) в момент досягнення максимальної інверсії населеності і, отже, максимального посилення активної середи. У цьому випадку потужність індукованого випромінювання буде надзвичайно велика і інверсія населеності "зніметься" вимушеним випромінюванням за дуже короткий час.

У цьому режимі модульованої добротності резонатора випромінюється гігантський імпульс лазерного випромінювання. Повна енергія цього імпульсу залишиться приблизно на тому ж рівні, що і в режимі "вільної генерації", але внаслідок скорочення в сотні разів тривалості імпульсу також в сотні разів зростає потужність випромінювання, досягаючи значення =100000000Вт.

Розглянемо деякі унікальні властивості лазерного випромінювання.

При спонтанному випромінюванні атом випромінює спектральну лінію кінцевої ширини. При лавиноподібному наростанні числа вимушено випущених фотонів в середовищі з інверсною населеністю інтенсивність випромінювання цієї лавини буде зростати передусім в центрі спектральної лінії даного атомного переходу, і внаслідок цього процесу ширина спектральної лінії первинного спонтанного випромінювання буде меншати. На практиці в спеціальних умовах вдається зробити відносну ширину спектральної лінії лазерного випромінювання в 1*10000000-1*100000000 раз менше, ніж ширина самих вузьких ліній спонтанного випромінювання, що спостерігаються в природі.

Крім звуження лінії випромінювання в лазері вдається отримати розбіжність променя менше за 0,00001 радіани, т. е. на рівні кутових секунд.

Відомо, що направлений вузький промінь світла можна отримати в принципі від будь-якого джерела, поставивши на шляху світлового потоку ряд екранів з маленькими отворами, розташованими на одній прямій. Уявимо собі, що ми взяли нагріте чорне тіло і за допомогою діафрагм отримали промінь світла, з якого за допомогою призми або іншого спектрального приладу виділили промінь з шириною спектра, відповідною ширині спектра лазерного випромінювання. Знаючи потужність лазерного випромінювання, ширину його спектра і кутову розбіжність променя, можна за допомогою формули Планка обчислити температуру уявного чорного тіла, використаного як джерело світлового променя, еквівалентне лазерному променю. Цей розрахунок приведе нас до фантастичної цифри: температура чорного тіла повинна бути порядку десятків мільйонів градусів! Дивна властивість лазерного променя - його висока ефективна температура (навіть при відносно малої середньої потужності лазерного випромінювання або малої енергії лазерного імпульсу) відкриває перед дослідниками великі можливості, абсолютно нездійсненні без використання лазера.

Лазери розрізнюються: способом створення в середовищі інверсної населеності, або, інакше говорячи, способом накачка (оптична накачка, збудження електронним ударом, хімічна накачка і т. п.); робочою середою (гази, рідини, скло, кристали, напівпровідники і т.д.); конструкцією резонатора; режимом роботи (імпульсний, безперервний). Ці відмінності визначаються різноманіттям вимог до характеристик лазера в зв'язку з його практичними застосуваннями.

2. Лазерна технологія

Лазери знайшли широке застосування, і зокрема використовуються в промисловості для різних видів обробки матеріалів: металів, бетону, скла, тканин, шкіри і т. п.

Лазерні технологічні процеси можна умовно розділити на два вигляду. Перший з них використовує можливість надзвичайно тонкого фокусування лазерного променя і точного дозування енергії як в імпульсному, так і в безперервному режимі. У таких технологічних процесах застосовують лазери порівняно невисокої середньої потужності: це газові лазери імпульсно--періодичної дії, лазери на кристалах ітрію-алюмінієвого граната з домішкою неодима. За допомогою останніх були розроблені технологія свердлування тонких отворів (діаметром 1 - 10 мкм і глибиною до 10 -100 мкм) в рубінових і алмазних каменях для часової промисловості і технологія виготовлення фильеров для протяжки тонкого дроту. Основна область застосування малопотужних імпульсних лазерів пов'язана з різанням і зварюванням мініатюрних деталей в мікроелектроніці і электровакуумной промисловості, з маркіровкою мініатюрних деталей, автоматичним випалленням цифр, букв, зображень для потреб поліграфічної промисловості.

У останні роки в однієї з найважливіших областей мікроелектроніки - фотолітографія, без застосування якої практично неможливе виготовлення сверхминиатюрных друкарських плат, інтегральних схем і інших елементів мікроелектронної техніки, звичайні джерела світла замінюються на лазерні. За допомогою лазера на ХеСL (1=308 нм) вдається отримати дозвіл в фотолитографической техніці до 0,15 - 0,2 мкм.

Подальший прогрес в субмикронной літографії пов'язаний із застосуванням як експонуюче джерело світла м'якого рентгенівського випромінювання з плазми, що створюється лазерним променем. У цьому випадку межа дозволу, визначувана довжиною хвилі рентгенівського випромінювання (1= 0,01 - О, 001 мкм), виявляється просто фантастичним.

Другий вигляд лазерної технології заснований на застосуванні лазерів з великою середньою потужністю: від 1кВт і вище. Могутні лазери використовують в таких енергоємних технологічних процесах, як різання і зварювання товстих стальних листів, поверхневе гартування, наплавление і легування великогабаритних деталей, очищення будівель від поверхонь забруднень, різання мармуру, граніту, раскрой тканин, шкіри і інших матеріалів. При лазерному зварюванні металів досягається висока якість шва і не потрібно застосування вакуумних камер, як при электроннолучевой зварюванні, а це дуже важливе в конвейєрному виробництві.

Могутня лазерна технологія знайшла застосування в машинобудуванні, автомобільній промисловості, промисловості будівельних матеріалів. Вона дозволяє не тільки підвищити якість обробки матеріалів, але і поліпшити техніко-економічні показники виробничих процесів. Так, швидкість лазерного зварювання стальних листів завтовшки 14 мКм досягає 100м\ч при витраті електроенергії 10 кВт.ч.

3. Газові лазери

Газові лазери являють собою, мабуть, найбільш широко тип лазерів, що використовується в цей час і, можливо, в цьому відношенні вони перевершують навіть рубінові лазери. Газовим лазерам також, мабуть, присвячена велика частина виконаних досліджень. Серед різних типів газових лазерів завжди можна знайти такий, який буде задовольняти майже будь-якій вимозі, що пред'являється до лазера, за винятком дуже великої потужності у видимій області спектра в імпульсному режимі. Великі потужності необхідні для багатьох експериментів при вивченні нелінійних оптичних властивостей матеріалів. У цей час великі потужності в газових лазерах не отримані по тій простій причині, що густина атомів в них недостатньо велика. Однак майже для всіх інших цілей можна знайти конкретний тип газового лазера, який буде перевершувати як твердотільні лазери з оптичною накачка, так і напівпровідникові лазери. Багато зусиль було направлено на те, щоб ці лазери могли конкурувати з газовими лазерами, і в ряді випадків був досягнутий певний успіх, однак він завжди виявлявся на грані можливостей, в той час як газові лазери не виявляють ніяких ознак зменшення популярності.

Особливості газових лазерів більшої часто зумовлені тим, що вони, як правило, є джерелами атомних або молекулярних спектрів. Тому довжини хвиль переходів точно відомі вони визначаються атомною структурою і звичайно не залежать від умов навколишнього середовища. Стабільність довжини хвилі генерації при певних зусиллях може бути значно поліпшена в порівнянні зі стабільністю спонтанного випромінювання. У цей час є лазери з монохроматичностыо, кращої, ніж в будь-якому іншому приладі. При відповідному виборі активної середи може бути здійснена генерація в будь-якій частині спектра, від ультрафіолетової (~2ООО А) до далекої інфрачервоної області (~ 0,4 мм), частково захоплюючи мікрохвильову область. Немає також підстав сумніватися, що в майбутньому вдасться створити лазери для вакуумної ультрафіолетової області спектра. Розрідженість робочого газу забезпечує оптичну однорідність середи з низьким коефіцієнтом заломлення, що дозволяє застосовувати просту математичну теорію для опису структури мод резонатора і дає упевненість в тому, що властивості вихідного сигналу близькі до теоретичних. Хоч до. п. д. перетворення електричної енергії в енергію вимушеного випромінювання в газовому лазері не може бути таким великим, як в напівпровідниковому лазері, однак завдяки простоті управління розрядом газовий лазер виявляється для більшості цілей найбільш зручним в роботі як один з лабораторних приладів. Що стосується великої потужності в безперервному ре жиме (в протилежність імпульсної потужності), то природа газових лазерів дозволяє їм в цьому відношенні перевершити всі інші типи лазерів.

4. Короткий історичний огляд

Перші розрахунки, що стосуються можливості створення лазерів, і перші патенти відносилися головним чином до газових лазерів, оскільки схеми енергетичних рівнів і умови збудження в цьому випадку більш зрозумілі, ніж для речовин в твердому стані. Однак першим був відкритий рубіновий лазер, хоч невдовзі був створений і газовий лазер. У кінці 1960 р. Джаван, Беннет і Херріотт створили гелій-неоновий лазер, працюючий в інфрачервоній області на ряді ліній в районі 1 мк. У подальші два роки гелій-неоновий лазер був вдосконалений, а також були відкриті інші газові лазери,. работающие в інфрачервоній області, включаючи лазери з використанням інших благородних газів і атомарного кисня. Однак найбільший інтерес до газових лазерів був викликаний відкриттям генерації гелію-неонового лазера на червоній лінії 6328 А при умовах, що лише трохи відрізнялися від умов, при яких була отримана генерація в першому газовому лазері. Отримання генерації у видимій області спектра стимулювало інтерес не тільки до пошуків додаткових переходів такого типу, але і до лазерних застосувань, оскільки при цьому були відкриті багато які нові і несподівані явища, а лазерний промінь отримав нові застосування як лабораторний інструмент. Два роки, що пішли за відкриттям генерації на лінії 6328 А, були насичені великою кількістю технічних удосконалень, направлених головним чином на досягнення більшої потужності і більшої компактності цього типу лазера. Тим часом продовжувалися пошуки нових довжин хвиль і були відкриті багато які інфрачервоні і декілька нових переходів у видимій області спектра. Найбільш важливим з них є відкриття Матіасом і сотр. імпульсних лазерних переходів в молекулярному азоті і в окислі вуглеводу.

Наступним найбільш важливим етапом в розвитку лазерів було, по--видимому, відкриття Беллом в кінці 1963 р. лазера, працюючого на іонах ртуті. Хоч лазер на іонах ртуті сам по собі не виправдав первинних надій на отримання великих потужностей в безперервному режимі в червоній і зеленій областях спектра, це відкриття указало нові режими розряду, при яких можуть бути виявлені лазерні переходи у видимій області спектра. Пошуки таких переходів були проведені також серед інших іонів. Невдовзі було виявлено, що іони аргону являють собою найкраще джерело лазерних переходів з великою потужністю у видимій області і що на них може бути отримана генерація в безперервному режимі. Внаслідок подальших удосконалень аргонового лазера в безперервному режимі була отримана найбільш висока потужність, яка тільки можлива у видимій області. Внаслідок пошуків була відкрита генерація на 200 іонних переходах, зосереджених головним чином у видимій, а також в ультрафіолетовій частинах спектра. Такі пошуки, мабуть, ще не кінчені; в журналах по прикладній фізиці і в технічних журналах часто з'являються повідомлення про генерацію на нових довжинах хвиль,

Тим часом. технические удосконалення лазерів швидко розширялися, внаслідок чого зникло багато яке "відьмацьке" хитрування перших конструкцій гелію-неонових і інших газових лазерів. Дослідження таких лазерів, початі Беннетом, продовжувалися доти, поки не був створений гелій-неоновий лазер, який можна встановити на звичайному столі з повною упевненістю в тому, що лазер буде функціонувати так, як це очікувалося при його створенні. Аргоновый іонний лазер не досліджений так же добре; однак велике число оригінальних робіт Гордона Бріджеса і сотр. дозволяє передбачувати в розумних межах можливі параметри такого лазера.

Протягом останнього року з'явився ряд цікавих робіт, присвячених газовим лазерам, однак ще дуже рано визначати їх відносну цінність. До загального здивування найбільш важливим досягненням з'явилося відкриття Пейтелом генерації вимушеного випромінювання в СО2 на смузі 1,6 мк з високим к.п.д.выходная потужність в цих лазерах може бути доведена до сотень ват, що обіцяє відкрити цілу нову область лазерних застосувань.

5. Напівпровідникові лазери.

Основним прикладом роботи напівпровідникових лазерів є магнітно-оптичний накопичувач(МО).

а) Принципи роботи МО накопичувача.

МО накопичувач побудований на поєднанні магнітного і оптичного принципу зберігання інформації. Записування інформації проводиться за допомогою променя лазера і магнітного поля, а считование за допомогою одного тільки лазера.

У процесі запису на МО диск лазерний промінь нагріває певні точки на диски, і під воздейстием температури опірність зміні полярності, для нагрітої точки, різко падає, що дозволяє магнітному полю змінити полярність точки.Після закінчення нагріву опірність знов збільшується нополярность нагрітої точки залишається відповідно до магнітного поля застосованого до неї в момент нагріву. У накопичувачах, що є на сьогоднішній день МО для запису інформації застосовуються два цикли, цикл стирання і цикл запису. У процесі стирання магнітне поле має однакову полярність, відповідну двійковим нулям. Лазерний промінь нагріває послідовно всю стерту дільницю і таким чином записує на диск послідовність нулів. У цикле запису полярність магнітного поля міняється на протилежну, що відповідає двійковій одиниці. У цьому циклі лазерний промінь включається тільки на тих дільницях, які повинні містити двійкові одиниці, і залишаючи дільниці з двійковими нулями без змін.

У процесі читання з МО диска використовується ефект Керра, що полягає в зміні площини поляризації відображеного лазерного променя, в залежності від напряму магнітного поля відображаючого елемента. Відображаючим елементом в цьому випадку є намагнічена при записі точка на поверхні диска, відповідна одному біту інформації, що зберігається. При ліченні використовується лазерний промінь невеликої інтенсивності, що не приводить до нагріву дільниці, що вважається, таким чином при ліченні інформація, що зберігається не руйнується.

Такий спосіб на відміну від звичайного вживаного в оптичних дисках не деформує поверхню диска і дозволяє повторний запис без додаткового обладнання. Цей спосіб також має перевагу перед традиційним магнітним записом в плані надійності. Оскільки перемагничеваниие дільниць диска можливе тільки під дією високої температури, то імовірність випадкового перемагничевания дуже низька, на відміну від традиційного магнітного запису, до втрати якої можуть привести випадкові магнітні поля.

б) Область застосування МО

Область застосування МО дисків визначається його високими характеристиками по надійності, об'єму і змінюваності. МО диск необхідний для задач, що вимагають великого дискового об'єму, це такі задачі, як САПР, обробка зображень звуку. Однак невелика швидкість доступу до даних, не дає можливості застосовувати МО диски для задач з критичной реактивністю систем.Тому застосування МО дисків в таких задачах зводиться до зберігання на них тимчасової або резервної інформації. Для МО дисків дуже вигідним використанням є резервне копіювання жорстких дисків або баз даних. На відміну від традиційно вживаних для цих цілей стримеров, при зберігання резервної інформації на МО дисках, істотно збільшується швидкість відновлення даних після збою. Це пояснюється тим, що МО диски є пристроями з довільним доступом, що дозволяє відновлювати тільки ті дані в яких виявився збій.Крім цього при такому способі відновлення немає необхідності повністю зупиняти систему до повного відновлення даних.Ці достоїнства в поєднанні з високою надійністю зберігання інформації роблять застосування МО дисків при резервному копіюванні вигідним, хоч і більш дорогим в порівнянні зі стримерами.

Застосування МО дисків, також доцільно при роботі з приватной інформацією великих об'ємів. Легка змінюваність дисків дозволяє використати їх тільки під час роботи, не піклуючись про охорону комп'ютера в неробочий час, дані можуть зберігається в окремому, місці, що охороняється. Ця ж властивість робить МО диски незамінними в ситуації коли необхідно перевозити великі об'єми з місця на місце, наприклад з роботи додому і зворотно.

в) Перспективи розвитку.

Основні перспективи розвитку МО дисків связанны передусім із збільшенням швидкості запису даних. Повільна швидкість визначається насамперед двухпроходным алгоритмом запису. У цьому алгоритмі нулі і одиниці пишуться за різні проходи, через те, що магнітне поле, задаючі напрям поляризації конкретних точок на диску, не може змінювати свій напрям досить швидко.

Найбільш реальна альтернатива двухпроходной запису - це технологія, заснована на зміну фазового стану. Така система вже реалізована деякими фірмами виробниками. Існують ще трохи розробок в цьому напрямі, пов'язані з полімерними барвниками і модуляціями магнітного поля і потужності випромінювання лазера.

Технологія заснована на зміні фазового стану, заснована на здатності речовини перейти з кристалічного стану в аморфне. Досить освітити деяку точку на поверхні диска променем лазера певної потужності, як речовина в цій точці перейде в аморфний стан. При цьому змінюється відображаюча здатність диска в цій точці. Запис інформації відбувається значно швидше, але при цьому процесі деформується поверхня диска, що обмежує число циклів перезапису.

Технологія заснована на полімерних барвниках, також допускає повторний запис. При цій технології поверхня диска покривається двома шарами полімерів, кожний з яких чутливий до світла певної частоти. Для запису використовується частота, що ігнорується верхнім шаром, але зухвала реакцію в нижньому. У точці падіння променя нижній шар розбухає і утворить опуклість, що впливає на відображаючі властивості поверхні диска. Для стирання використовується інша частота, на яку реагує тільки верхній шар полімеру, при реакції опуклість згладжується. Цей метод як і попередній має обмежене число циклів запису, оскільки при записі відбувається деформація поверхні.

У теперішні час вже розробляється технологія що дозволяє міняти полярність магнітного поля на протилежну усього за декілька наносекунд. Це дозволить змінювати магнітне поле синхронно з надходженням даних на запис. Існує також технологія побудована на модуляції випромінювання лазера. У цій технології дисковод працює в трьох режимах - режим читання з низькою інтенсивністю, режим запису зі середньою інтенсивністю і режим запису з високою інтенсивністю. Модуляція інтенсивності лазерного променя вимагає більш складної структури диска, і доповнення механізму дисковода ініціалізованим магнітом, встановленим перед магнітом зміщення і що має протилежну полярність. У самому простому випадку диск має два робочих шари - ініціалізований і що записує. Ініціалізований шар зроблений з такого матеріалу, що ініціалізований магніт може змінювати його полярність без додаткового впливу лазера. У процесі запису ініціалізований шар записується нулями, а при впливі лазерного променя середньої інтенсивності записуючий шар намагнічується ініціалізованим, при впливі променя високої інтенсивності, записуючий шар намагнічується відповідно до полярності магніта зміщення. Таким чином запис даних може відбуватися за один прохід, при перемиканні потужності лазера.

Безумовно МО диски перспективні і пристрої, що бурхливо розвиваються, які можуть вирішувати назріваючі проблеми з великими обсягами інформації. Але їх подальший розвиток залежить не тільки від технології запису на них, але і від прогресу в області інших носіїв інформації. І якщо не буде винайдений більш ефективний спосіб зберігання інформації, МО диски можливо займуть домінуючі ролі.

6. Застосування лазерів у військовій техніці (лазерна локация)

а) наземна локация

Як повідомляє друк, за рубежем розробляється ряд стаціонарних лазерних локаторів. Ці локатори призначені для стеження за ракетами на початковому етапі польоту, а також для стеження за літаками і супутниками. Велике значення додається лазерному локатору, включеному в систему ПРО і ПКО. По проекту американської системи саме оптичний локатор забезпечує видачу точних координат головної частини або супутника в систему лазерної поразки мети. Локатор типу "ОПДАР" призначений для стеження за ракетами на активній дільниці їх польоту. Тактичні вимоги визначають незначну дальність дії локатора, тому на ньому встановлений газовий лазер, працюючий на гелії-неоновій суміші, випромінюючий електромагнітну енергію на хвилі 0.6328 мкм при вхідній потужності всього 0.01 Вт. Лазер працює в безперервному режимі, але його випромінювання модулюється з частотою 100МГц. Передаюча оптична система зібрана з оптичних елементів по схемі Кассагрена, що забезпечує дуже незначну ширину розбіжності променя. Локатор монтується на основі, відносно якої він може за допомогою стежачої системи встановлюватися в потрібному напрямі з високою точністю. Ця стежача система керується сигналами, які поступають через кодуючий пристрій. Розрядність коду становить 21 одиницю двійкової інформації, що дозволяє встановлювати локатор в потрібному напрямі з точністю біля однієї кутової секунди. Приймальна оптична система має діаметр вхідної лінзи 300мм. У ній встановлений інтерференційний фільтр, призначений для придушення фонових перешкод, а також пристрій, що забезпечує фазове детектування відображеною ракетою сигналів. У зв'язку з тим, що локатор працює по своїх об'єктах, то з метою збільшення відбивної здатності ракети на неї встановлюється дзеркальний уголковый відбивач, який являє собою систему з п'яти рефлекторів, що забезпечують розподіл упалої на них світлової енергії таким чином, що основна її частина йде у бік лазерного локатора. Це підвищує ефективність відображаючої здатності ракети в тисячі разів. Локатор має три пристрої стеження по кутах: точний і грубий датчики по кутах і ще інфрачервону стежачу систему. Технічні дані першого датчика визначаються в основному оптичними характеристиками приемо-передаючої системи. А оскільки діаметр вхідної оптичної системи рівний 300мм і фокусна відстань дорівнює 2000м, то це забезпечує кутову дозволяючу здатність 80 кутових секунд. Скануючий пристрій має смугу пропускання 100Гц. Другий датчик має оптичну систему з діаметром 150мм і меншу фокусну відстань. Це дає дозволяючу здатність по куту всього 200 кутових секунд, тобто забезпечує меншу точність, ніж перший. Як приймачі випромінювання обидва канали оснащені фотопомножовуч, тобто найбільш чутливими елементами з тих, що є. Перед приймачем випромінювання розташовується інтерференційний фільтр з смугою пропускання всього в 1.5 ангстрема. Це різко знижує частку приходячого випромінювання від фону. Смуга пропускання узгоджена з довжиною хвилі випромінювання лазера, чим забезпечується проходження на приймач тільки свого лазерного випромінювання. Локатор дозволяє працювати в межах від 30 до 30000м. Гранична висота польоту ракети 18000м. Повідомляється, що цей локатор звичайно розташовується від ракети на відстані біля 1000м і на лінії,

що становить з площиною польоту ракети 45 градусів. Вимірювання параметрів руху ракети з такою високою точністю на активній дільниці польоту дає можливість точно розрахувати точку її падіння. Локатор для стеження. Розглянемо локатор створений на замовлення НАСА і призначений для стеження за супутниками. Він призначався для стеження за власними супутниками і працював спільно з радіолокатором, який видавав координати супутника з низькою точністю. Ці координати використовувалися для попереднього наведення лазерного локатора, який видавав координати з високою точністю. Метою експерименту було визначення того, наскільки відхиляється істинна траєкторія супутника від розрахункової, - щоб взнати розподіл поля тяжіння Землі по всій її сфері. Для цього на полярну орбіту був запущений супутник "Експлорер-22". Його орбіта була розрахована з високою точністю, але як початкові дані вклали інформацію, що поле тяжіння визначається формою Землі, тобто використали спрощену модель. Якщо ж тепер в процесі польоту супутника спостерігалося зменшення висоти його відносно розрахункової траєкторії, то очевидно, що на цій дільниці є аномалії в полі тяжіння. По супутнику "Експлорер-22" була, за повідомленням НАСА, проведена серія експериментів і частина цих даних була опублікована. У одному з повідомлень говориться, що на відстані 960 км. помилка в дальності становила 3м. Мінімальний кут, що вважається з пристрою, що кодується, був рівний усього п'яти кутовим секундам. Цікаво, що в цей час з'явилося повідомлення, що американців випередили в їх роботі французькі інженери і вчені. Співробітники лабораторії Сан-Мишель де Прованс провели серію експериментів по спостереженню за тим же супутником, використовуючи лазерний локатор свого производства.б) голографічні індикатори на лобовому склі

Для використання в прицільно-навігаційній системі нічного бачення, призначеній для винищувача F-16 і штурмовика А-10 був розроблений голографічний індикатор на лобовому склі. У зв'язку з тим, що габарити кабіни літаків невелики, то з тим, щоб отримати велике миттєве поле зору індикатора розробниками було вирішено розмістити коллимирующий елемент під приладовою дошкою. Оптична система включає

три роздільних елементи, кожний з яких володіє властивостями дифракційних оптичних систем: центральний зігнений елемент виконує

функції коллиматора, два інших елементи служать для зміни положення променів. Розроблений метод відображення на одному екрані об'єднаної інформації: в формі растра і в штриховой формі, що досягається завдяки використанню зворотного ходу променя при формуванні растра з інтервалом часу 1.3 мс, в течії якого на ТВ-екрані відтворюється інформація в буквено-цифровій формі і у вигляді графічних даних, що формуються штриховым способом. Для екрана ТВ-трубки індикатора використовується узкополосный люмінофор, завдяки чому забезпечується хороша селективность голографічної системи при відтворенні зображень і пропускання світла без рожевого відтінку від зовнішньої обстановки. У процесі цієї роботи вирішувалася проблема приведення зображення, що спостерігається у відповідність із зображенням на індикаторі при польотах на малих висотах в нічний час (система нічного бачення давала трохи збільшене зображення), яким льотчик не міг користуватися, оскільки при цьому дещо спотворювалася картина, яку можна б було отримати при візуальному огляді. Дослідження показали, що в цих випадках льотчик втрачає упевненість, прагне летіти з меншою швидкістю і на великій висоті. Необхідно було створити систему, що забезпечує отримання дійсного зображення досить великого розміру, щоб льотчик міг пілотувати літак візуально вночі і в складних метеоусловиях, лише зрідка звіряючись з приладами. Для цього було потрібне широке поле індикатора, при якому розширяються можливості льотчика по пілотуванню літака, виявленню цілей збоку від маршруту і виробництву противозенитного маршруту і маневру атаки цілей. Для забезпечення цих маневрів необхідне велике поле зору по куту місця і азимуту. З збільшенням кута крену літака льотчик повинен мати широке поле зору у вертикалі. Установка коллимирующего елемента як можна вище і ближче до очей льотчика була досягнута за рахунок застосування голографічних елементів як дзеркала для зміни напряму пучка променів. Це хоч і ускладнило конструкцію, однак дало можливість використати прості і дешеві голографічні елементи з високою віддачею.

У США розробляється голографічний координатор для розпізнавання і супроводу цілей. Основним призначенням такого коррелятора є виробіток і контроль сигналів управління наведення ракети на середній і заключній дільницях траєкторії польоту. Це досягається шляхом миттєвого порівняння зображень земної поверхні, що знаходиться в полі зору системи в нижній і передній полусфере, із зображенням різних дільниць земної поверхні по заданій траєкторії, що зберігається в запам'ятовуючому пристрої системи.. Таким чином забезпечується можливість безперервного визначення місцезнаходження ракети на траєкторії з використанням близько лежачих дільниць поверхні, що дозволяє провести корекцію курсу в умовах часткового затемнення місцевості хмарами. Висока точність на заключному етапі польоту досягається за допомогою сигналів корекції з частотою менше 1 Гц. Для системи управління ракетою не потрібно инерциальная система координат і координати точного положення мети. Як повідомляється, початкові дані для даної системи повинні забезпечуватися преварительной аэро- або космічною розвідкою і складатися з серії послідовних кадрів, що являють собою Фурье-спектр зображення або панорамні фотографії місцевості, як це робиться при використанні існуючого майданного коррелятора місцевості. Застосування цієї схеми, як затверджують фахівці, дозволить виробляти пуски ракет з носія, що знаходиться поза зоною ПВО противника, з будь-якої висоти і точки траєкторії, при будь-якому ракурсі, забезпечить високу помехоустойчивость, наведення керованої зброї після пуску по зазделегідь вибраним і добре замаскованим стаціонарним цілям. Зразок апаратури включає в себе вхідний об'єктив, пристрій перетворення поточного зображення, працюючого в реальному масштабі часу, голографічної лінзової матриці, узгодженої з голографічним запам'ятовуючим пристроєм, лазера, вхідного фотодетектора і електронних блоків. Особливістю даної схеми є використання лінзової матриці з 100 елементів, що мають формат 10x10. Кожна елементарна лінза забезпечує огляд всієї вхідної апаратури і, отже, всього сигналу від поступаючого на вхід зображення місцевості або мети. На заданій фокальной площині утвориться відповідно 100 Фурье спектрів цього вхідного сигналу. Таким чином миттєвий вхідний сигнал адресується одночасно до 100 позицій пам'яті. У відповідності в лінзовій матриці виготовляється голографічна пам'ять великої ємності з використанням узгоджених фільтрів і обліком необхідних умов застосування. Повідомляється, що на етапі випробування системи був виявлений ряд її важливих характеристик.

1. Висока обнаружительная здатність як при низкой, так і при високій контрастности зображення, здатність правильно пізнати вхідну інформацію, якщо навіть є тільки частина її.

2. Можливість плавного автоматичного переходу сигналів супроводу при зміні одного зображення місцевості іншим, що міститься в запам'ятовуючому пристрої.

3. Можливість розширення зони пуску ракети шляхом запам'ятовування декілька близько розташованих дільниць місцевості, з яких кожна має відповідну орієнтацію на мету. У процесі польоту ракета може швидко перекладена на задану траєкторію, що залежить від динаміки ракети.

Список використаної літератури:

1.Енциклопедичний словник юного фізика (гл.редактор Мігдал А.Б.) Москва "Педагогіка" 1991 р.

2.О.Ф.Кабардін "Фізика" Москва "Освіта" 1988 р.

3. "Газові лазери" (під. ред. Н.Н.Собольова) Москва "Мир" 1968 р.

4. Л. В. Тарасов «Лазери: Дійсність і надії» Москва «Наука», 1985

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка