АННОТАЦИЯ
Долговесова А.С.Строение лазера. Виды лазеров. Челябинск: ЮУрГУ, СиТХОМ, 2019г. стр. 18
Библиография литературы –6 наименований.
В данном курсовом проекте рассмотрено строение лазера, его свойства. Также рассмотрена классификация лазеров как общая так и лазеров, применяемых в косметологии. Рассмотрена классификация опасности лазера и принцип его действия. Подробно описаны действия тех или иных лазеров.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛАЗЕРА. 5
УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРА. 5
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА. 6
ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАЗЕРОВ. 6
КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАЗЕРНОЙ ОПАСНОСТИ.. 9
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРА. 11
КЛАССИФИКАЦИЯ КОСМЕТОЛОГИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ. 12
ПОБОЧНЫЕ ЭФФЕКТЫОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРА. 16
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. 18
ВВЕДЕНИЕ
Одним из крупнейших достижений науки и техники XX века, наряду с другими открытиями, является создание генераторов индуцированного электромагнитного излучения – лазеров. В основу их работы положено явление усиления электромагнитных колебаний при помощи вынужденного, индуцированного излучения атомов и молекул, которое было предсказано еще в 1917 г. Альбертом Эйнштейном при изучении им равновесия между энергией атомных систем и их излучением. С этого времени, пожалуй, и начинается история создания лазеров.
Целью курсовой работы является рассмотрение устройства лазера, его виды и его применение в современности, а именно в косметологии.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛАЗЕРА
Лазер – мощный источник света. Он обладает необычайными характеристиками и способен преодолевать большие расстояния с малой расходимостью. На основании уникальных свойств лазерного луча появилась лазерная косметология. Направление отличается возможностью проникать в труднодоступные участки тела, контролировать процесс циркуляции крови, подбирать наиболее подходящий способ воздействия, подстраивая параметры прибора под характеристики организма пациента. Возможность получить красивую кожу без порезов и проколов привлекает многих людей. Поэтому омоложение и остальные услуги, предполагающие манипуляцию лучом высокой энергии, предпочитают пластическим операциям и «инъекциям красоты».
УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРА
Все лазеры состоят из трех основных конструкционных блоков:
1. Активная среда (твердая, жидкая или газообразная), которая определяет возможную длину волн эмиссии.
2. Источник энергии (например, электрический ток, импульсная лампа или химическая реакция).
3. Резонансная полость (оптический резонатор) с емкостным устройством (обычно два зеркала).
Каждый из них обеспечивает дляработы лазера выполнение своихопределённых функций.
В настоящее время в качестве рабочей среды лазера используются различные агрегатные состояния вещества: твёрдое, жидкое, газообразное, плазма.
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА
Свет от лазера имеет особенные и очень ценные свойства, выгодно отличающие его от света обычных, тепловых источников.
– Излучение лазера когерентно и практически полностью монохроматично (с постоянной частотой и длиной волн). Ранее подобные свойства были лишь у радиоволн от хорошо стабилизированных передатчиков.
– Распространение вынужденного излучения происходит только вдоль оси резонатора. В связи с этим расширение лазерного луча очень слабое, имеет почти незаметную расходимость (несколько угловых секунд).
– Благодаря вышеназванным свойствам лазерный луч способен фокусироваться в точку невероятно маленького размера. Энергия в точке его фокуса имеет огромную плотность.
– По причине монохроматичности излучения и чрезвычайной плотности энергии, лазерное излучение может достигать очень высоких температур. К примеру, температура излучения импульсного лазера мощностью порядка петаватта (1015 Вт) составляет более 100 миллионов градусов.
ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАЗЕРОВ
Существует несколько видов лазера, отличающихся друг от друга по принципу агрегатного состояния активной среды и по способу ее возбуждения.
1)Твердоте́льныйла́зер — лазер, в котором в качестве активной среды используется вещество, находящееся в твёрдом состоянии (в отличие от газов в газовых лазерах и жидкостей в лазерах на красителях).
Разновидностями твердотельного лазера являются волоконный лазер и полупроводниковый лазер. К твердотельным относятся также лазеры, в которых в качестве активной среды используются различные стёкла и кристаллы, активированные редкоземельными элементами. Самым первым твердотельным лазером и одновременно первым работающим лазером в мире был излучатель на рубине, накачка которого осуществлялась излучением импульсной газоразрядной лампы. Этот лазер был создан в 1960 году Т. Майманом.
2)Полупроводниковый лазер — твердотельный лазер, в котором в качестве рабочего вещества используется полупроводник. В полупроводниковом лазере накачка осуществляется:
- непосредственно электрическим током (прямая накачка);
- электронным пучком;
- электромагнитным излучением.
Под именем полупроводниковых часто встречается гибридный лазер, состоящий из мощного светодиода накачки и наклеенного на него твердотельного активного элемента. Плюс таких лазеров в том, что светодиодную структуру накачки можно сделать довольно протяженной и, соответственно, мощной. Механические деформации от нагрева меньше сказываются на активном элементе. «Полупроводниковые» лазеры с мощностями единицы-десятки ватт делают в основном именно по такой технологии. Визуально отличить гибридный лазер от полупроводникового довольно сложно.
3) Газовый лазер – В газовых лазерах активная среда формируется из газов с очень низким давлением или из их смесей. Газы заполняют стеклянную трубку, в которую впаяны электроды. Американцы А. Джаван, У. Беннетт и Д. Эрриот стали первыми создателями газового лазера в 1960 году. В качестве накачки такого лазера обычно применяют разряд электричества, производимый генератором высоких частот. Излучение газового лазера отличается своей непрерывностью. Плотность газов невысока, так что требуется довольно длинный стержень активной среды. Интенсивность излучения обеспечивается в этом случае за счет массы активного вещества.
4)Газодинамические, химические и эксимерные лазеры.
По большому счету эти три вида можно классифицировать как газовые лазеры.
– Газодинамический лазер по принципу работы схож с реактивным двигателем. В нем по сути происходит сгорание топлива, в которое добавлены частицы газов активной среды. В процессе сгорания молекулы газов приходят в возбуждение, а потом, будучи охлажденными сверхзвуковым течением, испускают мощнейшее когерентное излучение, тем самым отдавая энергию.
– В химическом лазере импульс излучения появляется в результате химической реакции. В самом мощном лазере этого типа работает атомарный фтор в реакции с водородом.
– Работу эксимерных лазеров обеспечивают особые молекулы, которые всегда находятся в возбужденном состоянии.
5)Жидкостные лазеры.
Первые жидкостные лазеры появились почти тогда же, когда и твердотельные — в 60-х годах XX века. Для создания активной среды в них используются разнообразные растворы органических соединений. Плотность такого вещества выше, чем у газа, хотя и ниже, чем у твердых тел. Поэтому такие лазеры способны генерировать достаточно сильное излучение (до 20 Вт), при том что объем их активного вещества сравнительно невелик. Работать они могут и в импульсном, и в непрерывном режимах. В качестве накачки используются импульсные лампы и другие лазеры.
6)Полупроводниковые лазеры
В 1962 году появились и первые полупроводниковые лазеры — в результате параллельной работы нескольких ученых из США: Р. Холла, М.И. Нейтена, Т. Квиста и их групп. Теоретически работа этого лазера была обоснована ранее, в 1958 году, русским физиком Н.Г. Басовым.
В полупроводниковом лазере в качестве активной среды используется кристалл-полупроводник, например арсенид галлия GaAs. Поэтому на первый взгляд его можно было бы отнести к твердотельным лазерам. Однако он принципиально отличается тем, что излучательные переходы в нем происходят не между энергетическими уровнями атомов, а между энергетическими зонами или подзонами кристалла.
Накачка такого лазера производится постоянным электрическим током. Грани кристалла-полупроводника тщательно полируются, и из них получается отличный резонатор.
7)Лазеры в природе
В нашей Вселенной учеными были найдены лазеры с естественным происхождением. Существуют гигантские межзвездные облака, созданные конденсированными газами. В них инверсная заселенность образуется естественным образом. Свет ближних звезд или другие излучения в космосе выполняют роль накачки, а газовые облака сами по себе являются превосходной активной средой протяженностью в несколько сотен миллионов километров. Возникает естественный астрофизический лазер, который не нуждается в резонаторе, — вынужденное электромагнитное излучение образуется в них самопроизвольно, как только проходит волна света.