Границі випромінювань оптичного діапазону

Оптичні квантові генератори чи лазери можуть застосовуватися для створення точних вимірювальних приладів та інструментів, в оптичній локації, для передачі інформації, прецизійного зварювання, свердління тугоплавких матеріалів. Особливо перспективне застосування лазерів у галузі зв'язку і на телебаченні. В лазерах генерується когерентне випромінювання оптичного діапазону великої інтенсивності, у вузькому пучку випромінювання щільність потоку потужності може досягати 10¹²-10¹³ Вт/см².

Електромагнітні випромінювання охоплюють практично весь оптичний діапазон (від ультрафіолетової до інфрачервоної області спектра (табл. 8.1).

Таблиця 8.1

Класифікація електромагнітних випромінювань
оптичного діапазону

Вид випромінювання	Довжина хвилі l, мкм	Частота f, Гц
Інфрачервоні хвилі	100–0,76	3 10¹² – 3,94 10¹⁴
Видиме світло	0,76–0,39	3,94 10¹⁴ – 7,7 10¹⁴
Ультрафіолетові хвилі	0,39–0,001	7,7 10¹⁴ – 3 10¹⁷

Квантові генератори працюють на основі змушених випромінювань, джерелами яких є робочі речовини, що випускають електромагнітні випромінювання оптичного діапазону (що створюють лазерний ефект) внаслідок порушення їхніх атомів електромагнітною енергією іншого джерела. Як інше джерело у твердотілих лазерах служать газорозрядні імпульсні лампи, а в газових лазерах – генератори НВЧ.

Як робочу речовину у твердотілих квантових генераторах застосовують кристали рубіна, скла з домішкою неодиму, диспрозію, вольфрамат кальцію, а в газових генераторах найбільш простого типу – суміш гелію з неоном і азотом. Робоча речовина випромінює хвилі визначеної довжини – рубіновий лазер створює хвилю довжиною – λ = 0,6943 мкм, неодимовий – λ = 1,06 мкм, лазер на суміші вуглекислого газу з неоном і азотом – λ = 10,6 мкм.

При поширенні лазерного випромінювання в повітрі на великі відстані інтенсивність s ( Вт/м² ) визначається за формулою:

s = ,

де Р – потужність випромінювання, Вт; r – відстань до джерела, м;

α – коефіцієнт ослаблення за потужністю, 1/м.

Коефіцієнти ослаблення за потужністю при поширенні випромінювання в повітряному середовищі приведені в табл.6.2.

Таблиця 6.2

Коефіцієнти ослаблення по потужності в повітрі

Вид генератора	Довжина хвилі випромінювання l, мкм	Коефіцієнт ослаблення a, 1/м 10^–5
Рубіновий	0,6943	10×10^–5
Неодимовий	1,06	5,75×10^–5
На суміші СО₂ з неоном і азотом	10,6	3,25×10^–5

Інтенсивність відбитого лазерного променя (Вт/м²) визначається за формулою:

s = ,

де Р – потужність випромінювання, Вт; r₀ – коефіцієнт послаблення випромінювання оптичного квантового генератора від перешкоди; S – площа проекції поверхні перешкоди, що опромінюється, на площину, перпендикулярну до прямого променя лазера, м²; r – відстань до джерела випромінювання, м.