Спектр лазерного излучения

Содержание

Спектр лазерного излучения

Спектр лазерного излучения

Warning: preg_replace(): Compilation failed: regular expression is too large at offset 42695 in /var/www/zdorovo.live/data/www/zdorovo.live/wp-content/plugins/realbigForWP/textEditing.

php on line 35

Лазер (оптический квантовый генератор) – это устройство, которое преобразует энергию накачки (электрическую, световую и др.

) в энергию монохроматического, когерентного, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

далее

Использование лазеров в медицине

Когда-то лазеры были неплохой альтернативой скальпелю, а сейчас с его помощью возможно удалять раковые клетки, производить очень точные операции и диагностировать серьезные заболевания на самых ранних стадиях.

далее

Лазерное излучение в медицине

Первые эксперименты с использованием лазера в медицине были не очень успешны, излучение лазера в ближней ИК-области спектра плохо поглощалось, отсутствовала возможность точного контролирования мощности.

далее

Воздействие лазерного излучения на человека

Возможность разнообразного применения оптических квантовых генераторов (лазеров) подвигло специалистов различных областей медицины основательно заняться воздействием лазерного излучения на организм человека.

далее

Лазер и его действия на живые ткани

В этой статье приведены отдельные факты, которые рассматривают лазер и его действия на живые ткани, свидетельствующие о своеобразном местном воздействии лазерных лучей на различные органы и ткани.

далее

Противопоказания и показания к лазеротерапии

Лазеротерапия является хорошей альтернативой другим лекарственным и нелекарственным средствам, она помогает снять боль и воспаление, ведет к ускорению обменных процессов и активному восстанавлению поврежденных тканей.

далее

Лазерные терапевтические вппараты

Лазерные терапевтические вппараты, благодаря повышению эффективности действия и уменьшению побочных эффектов во время приема лекарственных препаратов, повсеместно применяется для немедикаментозного лечения.

далее

Низкоинтенсивная лазерная терапия

Низкоинтенсивная лазеротерапия является методом лечения, основанном на медицинском применении света низкой интенсивности, который не вызывает прогревания тканей от лазерных источников оптического излучения.

далее

Магнитолазерная терапия

При магнитолазерной терапии одновременное воздействие на организм магнитного поля и лазерного излучения низкой интенсивности ведет к стимулированию регенеративных и обменные процессов.

далее

Физиолечение лазером при остеохондрозе

Лечение остеохондроза лазером – действенный метод оздоровления, который оказывает лечебное, противовоспалительное, обезболивающее, противоотечное воздействие на шейный и другие отделы позвоночника.

далее

Лазерная терапия в гинекологии

Использование лазерной терапии в гинекологии дает возможность запустить биохимические реакции, ведет к улучшению трофики тканей и проницаемости клеточных мембран, в результате чего происходит ускорение выздоровления.

далее

Лазерная терапия при аденоидах

Большую популярность набирает лазерная терапия аденоидов – бескровный и эффективный метод, поскольку лазерное излучение обладает антисептическим, противомикробным и противовоспалительным эффектом.

далее

Лечение суставов лазером

Воздействие светого потока на пораженную часть используется при лазерном лечении суставов, что является высокоэффективным методом профилактики и лечения артрита, артроза и других патологий.

далее

Лазерная терапия кожи лица Фраксель

Процедура лазерной терапии кожи лица Фраксель возвращает коже молодой тонус и четкость размытым контурам, придает упругость и сияние, убирает растянутость и дряблость кожи, морщины.

далее

Применение лазерной терапии в урологии

Использование лазерной технологии при лечении урологических заболеваний эффективно как вспомогательный метод лечения в составе комплексного лечения совместно с приемом препаратов.

далее

Лазерное лечение простаты

Лазерная терапия простаты приводит к активизации кровоснабжения пораженных участков, улучшению регенерации тканей, расширению сосудов, повышению сопротивляемости организма к болезням, бактерицидным эффектам.

далее

Метод лазерной вапоризации

Использование метода лазерной вапоризации в отличие от обычной хирургической операции не грозит осложнениями, ее можно выполнить амбулаторно, процедура поводится бескровным методом и занимает меньше времени.

далее

Противоопухолевое действие лазеров

Клинические и экспериментальные исследования показали, что лазерное излучение обладает противоопухолевым действием, что позволяет широко применять лазеры для лечения опухолей. Лазерное излучение наряду с высоким лечебным эффектом имеет преимущества в сравнении с хирургическими и лучевыми методами лечения опухолей.

далее

Все «за» и «против» лазерной хирургии

В настоящий период для применения лазера открылись новые возможности в микрохирургии и хирургии. Его использование приемлемо не только для пациентов, но и для врачей, поскольку это эффективено, безболезнено, антисептично, не имеет побочных явлений и возрастных ограничений.

далее

Применение лазеров в офтальмологии

Лазеры в офтальмологии применяются как в лечебных целях, так и для диагностирования различных заболеваний глаз. Изучается возможность использования лазеров при диагностировании глаукомы, сопровождающейся повышением внутриглазного давления, катаракт и многих других заболеваний глаз.

далее

Аппарат «Мустанг»

Аппарат «Мустанг» (модели 016, 017, 022) представляет собой (рис. 344) портативное устройство, состоящее из базового блока (питания и управления) и сменных выносных излучателей, генерирующих лазерное излучение в импульсном и непрерывном режимах.

Импульсная мощность излучения 0,89 мкм-5-80 Вт; максимальная мощность непрерывного излучения 0,83 мкм – 30 мВт; непрерывного излучения 0,63-0,67 мкм – 4-12 мВт. На передней панели аппарата базового блока расположены органы управления: кнопка «Сеть», кнопки «Частота», «Время», ручка «Мощность», окно фотоприемника и индикатор излучения.

Рис. 344. Схема панели управления аппарата «Мустанг»: 1 – выключатель питания, 2 – кнопки задания частоты повторения импульсов, 3 – кнопки задания времени экспозиции, 4 – ручка регулировки мощности, 5 – кнопка «Пуск», 6 – окно фотоприемника, 7 – индикатор мощности, 8 – кнопка включения биорежима, 9 – светодиод «Пульс» 10 – светодиод «Дыхание»

Включение аппарата. 1. Подключить одну или две излучающие головки (выносные излучатели) к разъему на задней панели базового блока. 2. Включить сетевую вилку в сетевую розетку. 3. Включить на панели аппарата кнопку «Сеть», при этом загораются светодиоды «Частота», «Время».

4. Убедиться в исправности аппарата, для чего поднести излучатель к окну фотоприемника, перевести ручку «Мощность» в крайнее левое положение и нажать кнопку «Пуск», при этом загорается светодиод «Раб.» и линейка светодиодов индикатора (в некоторых моделях – цифровое значение импульсной мощности).

5. Вращая ручку «Мощность» вправо, убедиться в возможности настройки аппарата на необходимую импульсную мощность излучения, после чего выключить излучение повторным нажатием кнопки «Пуск». 6. При подготовке лечебной процедуры по пп.

4 и 5 с помощью ручки «Мощность» (по индикатору мощности) установить нужную импульсную мощность излучения, затем при выключенном излучении нажатием кнопок «Частота» и «Время» задать необходимую частоту следования импульсов и время процедуры. 7.

Для осуществления лазерного воздействия нажать кнопку «Пуск».

Выключение аппарата. 1. Лазерное излучение прекращается автоматически по прошествии заданного времени процедуры. При работе аппарата без таймера (т. с. при нажатой кнопке «Н») излучение выключают повторным нажатием кнопки «Пуск». 2. Для выключения аппарата нажать кнопку «Сеть» и вынуть вилку сетевого шнура из сетевой розетки.

Магнито-инфракрасно-лазерный терапевтический аппарат

Магнито-инфракрасно-лазерный терапевтический аппарат (сокр.

«МИЛТА-Ф-01» ) предназначен для лечения заболеваний широкого профиля путем сочетанного или раздельного воздействия на пораженные области постоянным магнитным полем, импульсным лазерным и непрерывным светодиодным излучением ифракрасного диапазона, а также для диагностики патологического процесса сравнением уровней сигналов, отраженных от контрлатеральных областей больного.

Одним из существенных преимуществ аппарата по сравнению с аналогами является то, что он имеет фоторегистратор. Последний даст возможность уточнить дозу облучения больного в зависимости от тяжести заболевания и скоррегировать ее в ходе лечения.

Магнитная индукция на оси магнита колеблется от 20 до 80 мТл.

Максимальная суммарная мощность излучения светодиодов на выходе терминала равна не мене 120 мВт, максимальная плотность мощности – не менее 22 мВт/см2.

Средняя мощность излучения лазера на выходе терминала составляет не менее 2 мВт при частоте повторения 5 кГц, максимальное значение средней плотности мощности – не менее 0,4 мВт/см2.

Источник: https://zdorovo.live/otravleniya-i-yady/spektr-lazernogo-izlucheniya.html

12. Лазерное излучение. Безопасность жизнедеятельности. Курс лекций

Спектр лазерного излучения

12.1. Действие на организм

12.2. Нормирование лазерного излучения

12.3. Меры и средства защиты

Лазер, или оптический квантовый генератор (ОКГ), – техническое устройство, испускающее в виде направленного пучка электромагнитное излучение в диапазоне волн от 0,2 до 1000 мкм.

Находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: в медицине (для коагуляции, достижения противовоспалительного и стимулирующего эффекта), в промышленности (для резки, сварки, прошивки отверстий, термообработки изделий, раскроя материалов), в контрольно-измерительной технике, для связи в земных и космических условиях и др.

https://www.youtube.com/watch?v=0hf2gFfeufo

Состоит из рабочего тела (активная среда), лампы накачки и зеркального резонатора. Сильная световая вспышка лампы накачки превращает электроны активной среды из спокойного в возбужденное состояние. Эти электроны, действуя друг на друга, создают лавинный поток световых фотонов.

Отражаясь от резонансных экранов, фотоны пробивают полупрозрачный экран и выходят узким монохроматическим когерентным (строго направленным) световым пучком высокой энергии.

Рабочее тело, или активная среда, может быть твердым (кристаллы искусственного рубина с добавкой хрома, некоторые соли вольфрамовой или молибденовой кислот, стекла с примесью редкоземельных и других элементов), жидким (пиридин, бензол, толуол, бром нафталин, нитробензол и др.

), газообразным ( смесь галлия и неона, галлия и паров кадмия, аргон, криптон, углекислый газ и др.). Атомы рабочего тела переводятся в возбужденное состояние не только световым излучением, но и потоком электронов, радиоактивных частиц и химической реакцией. Лазеры могут быть классифицированы следующим образом:

  • по степени опасности (от малоопасных – 1-й класс, до высокоопасных – 4-й класс);
  • по мощности излучения (сверхмощные, мощные, средней и малой мощности);
  • по конструкции (стационарные, передвижные, открытые, закрытые);
  • по режиму работы (импульсные, непрерывные, импульсные с модулированной добротностью);
  • по длине волны (рентгеновские, ультрафиолетовые, видимый свет, инфракрасные, субмиллиметровые);
  • по активному элементу (жидкостные, полупроводниковые, твердотельные, газодинамические).

Эксплуатации различных типов лазеров могут неблагоприятные факторы производственной среды (см. табл. 2.6):

  1. наличие высокого напряжения зарядных устройств, питающих батареи конденсаторов. После разряда импульсных конденсаторов на лампы-вспышки они могут сохранять электрический заряд высокого потенциала;
  2. слепящий свет лампы накачки высокой энергии и яркости;
  3. вредные химические примеси в воздухе рабочих помещений, образующиеся при разрядке импульсных ламп накачки (озон, оксиды азота) и в результате испарении материала мишени (оксид углерода, свинец, ртуть и т.д.);
  4. интенсивный шум, возникающий в момент работы некоторых лазеров, может достигать 70 – 80 дБ при среднечастотном спектре и 95 – 120 дБ при частоте 1000 – 1250 Гц. Высокие уровни громкости шума возникают в момент настроек лазеров, имеющих механические затворы для управления длительностью импульса излучения;
  5. ультрафиолетовое излучений импульсных ламп и газоразрядных трубок;
  6. воздействие электромагнитного поля ВЧ или УВЧ.

Таблица 2.6. Сопутствующие опасные и вредные производственные факторы.

Опасные и вредныекласс лазеров
производственные факторыIIIIIIIV
электрическое напряжение– (+)+++
световое излучение импульсных ламп или газового разряда– (+)
шум, вибрация– (+)+
аэрозоль+
газы
электромагнитное излучение (СВ, СВЧ)– (+)
ионизирующее излучение– (+)

Примечание. Сведения, приведенные в таблице, являются ориентировочными.

12.1. Действие на организм

Биологическое действие на организм излучений лазеров находится в зависимости от ряда факторов: мощности излучения, длины волны, характера импульса, частоты следования импульсов, продолжительности облучения, величины облучаемой поверхности и др.

Можно выделить термическое и нетермическое, местное и общее действие излучения. Термический эффект для лазеров непрерывного действия имеет много общего с обычным нагревом.

Под влиянием лазеров, работающих в импульсном режиме в облучаемых тканях, происходит быстрый нагрев и мгновенное вскипание жидких сред, что в конечном счете приводит к механическому повреждению тканей.

Отличительной чертой лазерного ожога является резкая ограниченность пораженной области от смежной с нею интактной. Нетермическое действие в основном обусловлено процессами, возникающими в результате избирательного поглощения тканями электромагнитной энергии, а также электрическим и фотохимическим эффектами.

В характере действия лазерного излучения на организм человека можно выделить два эффекта: первичный и вторичный.

Первичные эффекты возникают в виде органических изменений в облучаемых тканях (глаз, кожа). Попадая в глаз, энергия лазера абсорбируется пигментным эпителием и в течение очень короткого времени повышает в нем температуру до высоких уровней, вызывая термокоагуляцию прилегающих тканей – хориоретинальный ожог.

Термические нарушения сопровождаются повреждениями сетчатой оболочки глаза. Особенно опасны повреждения центральной ямки области сетчатки как более важной в функциональном отношении. Повреждение этой области могут привести к глубоким и стойким нарушениям центрального зрения. Излучение может поглощаться и другими элементами глаза, в частности сосудистой оболочкой, но в меньшей степени.

Лазерное излучение может вызвать повреждение кожи. степень воздействия определяется как параметрами излучения лазера, так и пигментацией кожи, состоянием кровообращения. Пигментированная кожа поглощает значительно больше лазерных лучей, чем светлая кожа.

Однако отсутствие пигментации способствует более глубокому проникновению лучей лазера в кожу и под кожу, вследствие чего поражения могут носить более выраженный характер.

Повреждения кожи напоминают термический ожог, который имеет четкие границы, окруженные небольшой зоной покраснения.

12.2. Нормирование лазерного излучения

Все вопросы санитарного надзора регламентированы в Санитарных нормах и правилах устройства и эксплуатации лазеров (1982г.).

за предельно допустимые уровни лазерного излучения (ДУ) принимают энергетические экспозиции облучаемых тканей. ПДУ охватывают диапазон спектра от 0,2 до 20 мкм и регламентируются применительно к действию радиации на роговицу, сетчатку глаза и кожу.

Под ПДУ понимают такие уровни, которые исключают возникновение первичных биологических эффектов для всего спектрального состава и вторичных эффектов для видимой области спектра.

Величина ПДУ зависит от длины волны l (мкм), длительности импульса (с), частоты повторения импульсов (Гц) и длительности воздействия (с).

кроме того, в диапазоне 0,4 – 1,4 мкм ПДУ дополнительно зависит от углового размера источника излучения или от диаметра пятна на сетчатке (см), диаметра зрачка глаза (см), а в диапазоне 0,4 – 0,75 мкм уровень ПДУ зависит также от фоновой освещенности роговицы.

Санитарные нормы и правила предусматривают ПДУ как при моноимпульсном и непрерывном лазерном излучении, так и при импульсно-периодическом лазерном излучении. В каждом из этих видов излучений предусмотрено ПДУ в зависимости от спектра и объекта облучения.

ПДУ при импульсном и непрерывном лазерном излучении.

1. ПДУ лазерного излучения ультрафиолетовой области спектра. Для данного лазерного излучения длиной волны от 0,2 до 0,4 мкм нормируется энергетическая экспозиция Нуф на роговице глаза и коже за общее время облучения в течение рабочего дня.

2. ПДУ лазерного излучения видимой области спектра для глаз. ПДУ лазерного излучения с длиной волны 0,4 – 0,75 мкм, не вызывающего первичных Нп и вторичных Нв биологических эффектов, регламентируется для роговицы глаза и определяется по формулам.

Для первичных эффектов Нп = Н1 К1, где Н1 – энергетическая экспозиция на роговице глаза в зависимости от длительности воздействия (ч) и углового размера источника излучения (И) при максимальном диаметре зрачка глаз, определяется по специально разработанной таблице (Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров, 1882); К1 – поправочный коэффициент на длину волны лазерного излучения и диаметр зрачка глаза.

Для вторичных эффектов Нв = 10 -1 Н2 Фр, где Н2 – энергетическая экспозиция на роговице глаза в зависимости от длины волны излучения и диаметра зрачка глаза (табл. СН); Фр – фоновая освещенность роговицы глаза.

Диаметр зрачка в зависимости от фоновой освещенности роговицы Фр определяется по табл СН.

При определении ПДУ по формулам в качестве ПДУ выбирают наименьшее значение.

1. ПДУ лазерного излучения ближней инфракрасной области спектра глаз. ПДУ лазерного излучения с длиной волны 0,75 – 1,4 мкм рассчитывают по формуле для первичных эффектов (Нп = Н1 К1).

2. ПДУ лазерного излучения (Н) с длиной волны 1,4 – 4,2 мкм на роговице глаза и коже определяют по таблице СН.

ПДУ при импульсно-периодическом лазерном излучении.

  1. ПДУ лазерного излучения ультрафиолетовой области спектра. Для лазерного излучения с длиной волны от 0,2 до 0,4 мкм нормируют энергетическую экспозицию (Нуф.имп) от каждого импульса на роговице и коже.
  2. ПДУ лазерного излучения видимой области спектра с длиной волны 0,4 – 0,75 мкм регламентируется действием на роговицу глаз.
  3. ПДУ лазерного излучения инфракрасной области спектра с длиной волны 0,4 – 20,0 мкм регламентируется действием на кожу.

При одновременном воздействии лазерного излучения с различными параметрами на один и тот же участок тела человека биологический эффект суммируется.

При наличии дозиметров, позволяющих определить энергетические экспозиции непосредственно на сетчатке глаз в диапазоне 0.4 – 1,4 мкм, ПДУ для первичных эффектов в зависимости от длительности воздействия и диаметра пятна засветки на сетчатке глаза определяют по табл. СН.

12.3. Меры и средства защиты

Предупреждение поражений лазерным излучением включает систему мер инженерно-технического, планировочного, организационного, санитарно-гигиенического характера.

При использовании лазеров II – III классов для исключения облучения персонала необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо экранирование пучка излучения.

Лазеры IV класса опасности размещают в отдельных изолированных помещениях и обеспечивают дистанционным управлением их работой.

К индивидуальным средствам защиты, обеспечивающим безопасные условия труда при работе с лазерами, относятся специальные огни, щитки, маски, снижающие облучение глаз до ПДУ.

Работающим с лазерами необходимы предварительные м и периодические (1 раз в год) медицинские осмотры терапевта, невропатолога, окулиста.

Источник: https://siblec.ru/obshchestvennye-nauki/bezopasnost-zhiznedeyatelnosti/12-lazernoe-izluchenie

Спектроскопия в стиле гетто: Исследуем спектр и (без)опасность лазеров

Спектр лазерного излучения

Думаю, каждый, кто читает эту статью играл с лазерными указками. В последнее время китайцы поднимают мощности излучения все выше — а о безопасности заботиться нам придется самим.

На хабре уже писали про спектроскопию (на кикстартере, и на коленке), а также про зеленые DPSS лазеры (1, 2).

Недавно выдалась возможность проверить, можно ли резать медную фольгу на печатной плате 1W зеленым лазером (пока ответ «нет») — но рисковать проверяя это, не имея конкретной информации о паразитном ИК излучении и насколько хорошо работают защитные очки — не хотелось.

Помимо этого — также получилось на коленке посмотреть спектр излучения лазера — генерирует ли он на одной частоте, или сразу на нескольких. Это может быть нужно, если вы хотите попробовать записать голограмму в домашних условиях.

Вспомним конструкцию зеленых DPSS лазеров

808нм инфракрасный лазерный диод светит на кристалл неодимового лазера на кристалле Nd:YVO4 или Nd:YAG, который излучает свет уже на длине волны 1064нм. Затем в нелинейном кристалле KTP происходит удвоение частоты — и мы получаем зеленый свет 532нм.

Очевидная проблема тут в том, что 808нм и 1064нм излучение может выходить из лазера (если выходного фильтра нет, или он плохого качества) под неизвестным углом, и незаметно для нас заняться художественным вырезанием по сетчатке.

Глаз человека вообще не видит 1064нм, а 808нм излучение — очень слабо, но в темноте можно увидеть (не слишком опасно это только с рассеянным излучением на маленькой мощности!).

Несфокусированное паразитное излучение

Для начала взглянем на излучение зеленого лазера камерой без ИК фильтра:
Кольцо вокруг точки — это рассеянное излучение 808нм лазерного диода накачки.

Если из-за несовершенства конструкции лазера оно слишком мощное — там может появится и 1064нм и 532нм. При большой мощности — это излучение может быть опасно, особенно если не догадываться о его существовании.

Однако какое излучение в сфокусированной части излучения лазера? Попробуем это выяснить.

Первый подход: лист бумаги и CD-диск

Идея проста — светим лазером через дырочку в листе бумаги A4 на поверхность штампованного CD-диска. Бороздки на поверхности диска — в первом приближении работают как дифракционная решетка, и раскладывают свет в спектр.

Каждая длина волны формирует сразу несколько изображений — несколько положительных и несколько отрицательных порядков.

В результате глазом и обычной фотокамерой увидим следующее: Однако, если посмотреть на лист бумаги камерой без ИК фильтра, замечаем странную сиреневую точечку между первой и второй точкой от центра: Это как раз паразитное, не отфильтрованное 808нм излучение. К сожалению, таким способом нельзя увидеть точку 1064нм излучения — оно идеально точно совпадает со вторым порядком 532нм излучения. Что-же делать?

Второй подход: дисперсионные призмы

Призма также раскладывает свет в спектр, однако разница углов преломления для разных длин волн — намного меньше. Именно поэтому этот вариант у меня далеко не сразу удалось осуществить — я продолжал видеть одну точку.

Ситуацию усугубляло то, что призмы у меня были из обычного стекла, которые в спектр разлагают свет вдвое хуже специализированных. В результате пришлось взять 2 призмы, и увеличить расстояние до экрана до 2-х метров.

Лист картона с дырочкой между лазером и призмами — для того, чтобы отфильтровать паразитное несфокусированное излучение из лазера. Результат достигнут: четко видны точки 808нм, 1064нм и зеленая 532нм. Глаз человека на месте ИК точек не видит вообще ничего.

На 1W зеленом лазере с помощью «пальцевого высокоточного измерителя мощности» (сокращенно ПВИМ) удалось выяснить, что в моем случае подавляющая часть излучения — 532нм, а 808нм и 1064нм хоть и обнаруживаемы камерой, но мощность их в 20 и более раз меньше, ниже предела обнаружения ПВИМ.

Настал черед проверить очки

Китайцы обещают, что ослабление в 10тыс раз (OD4) для диапазонов 190-540нм и 800-2000нм. Что-ж, проверим, глаза-то не казенные.

Надеваем очки на камеру (если надеть на лазер — дырку проплавит, они пластиковые), и получаем: 532нм и 808нм ослабляются очень сильно, от 1064нм немного остается, но думаю не критично: Из любопытства решил проверить цветные анаглифные очки (с красным и синим стеклом).

Красной половиной зеленый задерживается хорошо, а вот для инфракрасного света они прозрачные: Синяя половина — вообще практически никакого эффекта не оказывает:

Генерирует ли лазер на одной частоте или нескольких?

Как мы помним, основной элемент конструкции DPSS лазера — резонатор Фабри — Перо, представляющий собой 2 зеркала, одно полупрозрачное, второе обычное. Если длина волны генерируемого излучения не будет укладываться в длину резонатора целое число раз — из-за интерференции волны будут гасить сами себя.

Без применения специальных средств лазер будет одновременно генерировать свет сразу на всех допустимых частотах. Чем больше размеры резонатора — тем больше возможных длин волн, на которых может генерировать лазер.

В самых маломощных зеленых лазерах — кристалл неодимового лазера представляет собой тоненькую пластинку, и зачастую там возможны только 1 или 2 длины волны для генерации. При изменении температуры (=размеров резонатора) или мощности — частота генерации может изменится плавно, или скачком.

Почему это важно? Лазеры генерирующие свет на одной длине волны можно использовать для голографии в домашних условиях, интерферометрии (сверхочное измерения расстояний) и прочих веселых штук. Что-ж, проверим. Берем тот же CD-диск, но на этот раз наблюдать за пятном будем не с 10 см, а с 5 метров (т.к. нам нужно увидеть разницу длин волн порядка 0.1нм, а не 300нм).

1W зеленый лазер: Из-за больших размеров резонатора — частоты идут с маленьким интервалом: 10mW зеленый лазер: Размеры резонатора маленькие — в том же диапазоне спектра помещаются только 2 частоты: При снижении мощности — остается только одна частота. Можно писать голограмму! Посмотрим и на другие лазеры. Красный 650нм 0.2Вт: Ультрафиолетовый 405нм 0.2Вт:

Резюме

  • 532нм зеленые лазеры — обильно освещают все инфракрасным светом: широким несфокусированным пучком 808нм (а при большОй мощности паразитного излучения — там будет и 1064 и 532нм), а в сфокусированном пятне — есть и 808 и 1064.
  • Надеяться на случайные цветные очки для защиты — преступно. Они пропускают это инфракрасное излучение, и можно незаметно прожарить себе сетчатку.
  • В полевых условиях, имея только CD-диск — вполне реально посмотреть спектр излучения лазера в масштабе 0.1нм и увидеть, работает ли лазер в одночастотном режиме.

Так что будьте осторожны играя с лазерными указками, не покупайте излишнюю мощность без крайней необходимости.

Да будет когерентный свет!

  • 532нм
  • 405нм
  • 650нм
  • DPSS
  • лазер
  • laser

Хабы:

Источник: https://habr.com/post/200786/

Свойства лазеров и лазерного излучения: длина волны, цвет, мощность, интенсивность, спектр

Спектр лазерного излучения

70676

Лазерное излучение является видом физической энергии, не встречающимся в природных источниках света.

Оно вырабатывается специальными приборами – оптическими квантовыми генераторами (ОКГ) различной конструкции, получившими название – лазеры (от английского словосочетания Light amplification by stimulated emission of radiation – LASER).

Принципы его выработки ОКГ были одновременно и независимо открыты в начале 60-х годов российскими и американскими физиками, а уже в конце того же десятилетия были предприняты первые попытки лечебного применения низкоинтенсивных (терапевтических) лазеров, в том числе и для косметологии.

Полупроводниковые и газо-жидкостные лазеры

Лазерное излучение испускается атомами рабочего вещества ОКГ, которое может быть представлено газом, жидкостью, кристаллом, полупроводником.

Лазерное излучение – это электромагнитное излучение оптического диапазона (светового), обладающее такими свойствами как когерентность, монохроматичность, поляризованность и направленность потока излучения, что позволяет создать строго определённую мощность воздействия на поверхности облучаемого объекта.

Лазер – это прибор, который испускает направленный пучок когерентного, поляризованного, монохроматичного электромагнитного излучения, т.е. света в очень узком спектральном диапазоне.

Физические свойства излучения

  • Монохроматичность (одноцветность) – все электромагнитные колебания потока имеют одинаковую частоту и длину волны.
  • Когерентность (синфазность) – совпадение фаз электромагнитных колебаний.
  • Поляризация – фиксированная ориентация векторов электромагнитного излучения в пространстве относительно направления его распространения.
  • Направленность – малая расходимость потока излучения.

Особые свойства позволяют концентрировать энергию со строго определенными физическими параметрами и высоким потенциалом биологического и лечебного действия на поверхности объекта. Именно в этом заключается принципиальное отличие от других форм лучистой энергии.

Длина волны лазера

Волна – возмущение (изменение состояния среды или поля), распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.

Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период, равный расстоянию между двумя ближайшими точками среды, колеблющимися в одной фазе. Длина волны электромагнитного излучения оптического диапазона измеряется в нанометрах (нм) или микрометрах (мкм) (1 мкм = 1 000 нм).

Частота импульсов лазера

Частота колебаний (импульсов) – физическая величина, равная числу колебаний (импульсов), совершаемых за единицу времени. Единица измерения в СИ – герц (Гц). 1 Гц – эта частота, при которой 1 колебание совершается за одну секунду.

Мощность лазера

Мощность излучения – средняя мощность, переносимая через какую-либо поверхность. Единица измерения в СИ – Ватт (Вт). Плотность мощности – отношение потока излучения к площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения. Единица измерения в СИ – Вт/см2.

Доза облучения – энергетическая облученность за определенный промежуток времени. Единица измерения в СИ – Дж/м2. 1Д – энергия, полученная при воздействии излучением мощностью в 1 Вт за 1 с. 1 Дж = 1 Вт/1с.

Длина волны лазерного излучения

Одной из важнейших характеристик является длина волны (измеряется в нанометрах или микрометрах). В зависимости от длины волны может принадлежать к различным участкам спектра: ультрафиолетовому, видимому (чаще красному) и инфракрасному.

Видимый спектр

  • Фиолетовый 400-450 нм.
  • Синий 450-480 нм.
  • Голубой 480-510 нм.
  • Зелёный 510-575 нм.
  • Жёлтый 575-585 нм.
  • Оранжевый 585-620 нм.
  • Красный 620-760 нм.

Инфракрасный диапазон

  • Ближняя область 760 нм -15 мкм.
  • Дальняя область 15-30 мкм.

В физиотерапии наиболее часто применяют ближний инфракрасный диапазон, который обладает наибольшим проникающим действием и мягкими биологическими и лечебными эффектами.

Интенсивность лазерного излучения

В зависимости от выходной мощности лазеры подразделяются на:

  1. Низкоэнергетические (плотность мощности излучения менее 0.4 Вт/см2).
  2. Среднеэнергетические (плотность мощности излучения 0.4-10 Вт/см2).
  3. Высокоэнергетические (плотность мощности излучения более 10 Вт/см2).

Автор статьи Команда профессионалов АЮНА Professional Действие лазера на биологические ткани

При взаимодействии излучения лазерных аппаратов с покровами тела человека часть оптической энергии отражается и рассеивается в пространстве, а другая часть – поглощается биологическими тканями.

Теги

Лазерная косметология

Источник: https://www.ayna-spb.ru/actual/laser-cosmetology/properties-laser-emission.html

Спектральные свойства компактных непрерывных (CW) лазеров

Спектр лазерного излучения

В зависимости от спектральных характеристик непрерывные CW лазеры классифицируются как имеющие несколько продольных мод или одну продольную моду (SLM) (т.е. одночастотные лазеры). В зависимости от длины резонатора, используемых фильтров и прочих параметров, как диодные, так и DPSS лазеры могут обладать SLM или не SLM спектральными характеристиками.

В случае одночастотного режима работы полная спектральная ширина линии лазерного излучения находится в пикометровом или даже в фемтометровом диапазоне и часто выражается в ГГц вместо пм. Другим важным параметром SLM лазеров является SMSR – коэффициент подавления боковых мод.

Данный параметр показывает, какое количество других продольных мод подавляется по отношению к главной усиливаемой моде. В любом случае, остальные боковые моды излучаются в виде спонтанного излучения или усиления света, совершившего всего несколько проходов в резонаторе.

Значение SMSR около 50 дБ рассматривается как пригодное для SLM диодных лазеров.

Рис. 1. Спектр одночастотного лазера с длиной волны 405 нм, измеренный с помощью анализатора YOKOGAWA AQ6373. Реальная ширина линии на самом деле еще меньше, поскольку точность измерений ограничена разрешением анализатора в 10 пм (измерено в логарифмическом масштабе; SMSR ≈ 49 дБ).

Рис. 2. Спектр не одночастотного лазера с длиной волны 405 нм (коллимированное излучение лазерного диода), измеренный с помощью анализатора YOKOGAWA AQ6373. Данный спектр содержит сотни продольных мод, разнесенных примерно на 30 пм друг от друга. Общая ширина линии составляет около 0.46 нм.

Современные и высокоточные применения, такие как рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния), часто требуют от лазеров значение коэффициента SMSR больше, чем 50 или даже наличие очищенной спектральной линии.

Для достижения таких параметров могут использоваться различные технологии; наиболее простой является установка специального очищающего фильтра с интерференционным покрытием. Данные фильтры находятся в широком доступе у большинства производителей оптических компонентов.

Ниже представлены спектры лазера 405L-21A компании Integrated Optics с таким и без такого фильтра.

Рис. 3. Спектр одночастотного лазера 405L-21A без очищающего фильтра, SMSR ≈ 52 дБ

Рис. 4. Спектр одночастотного лазера 405L-21A с очищающим фильтром. Значение SMSR увеличилось до 66 дБ или даже больше (ограничение связано с динамическим диапазоном анализатора).

Методы достижения SLM режима работы в диодных лазерах

Существует несколько методов достижения SLM режима работы в диодных лазерах. Большинство из них основано на использовании структур для периодической модуляции показателя преломления. Таким образом, создаются брэгговские зеркала, которые отражают часть излучения обратно в резонатор; при этом отраженное излучение характеризуется очень узкой спектральной шириной линии.

Наиболее популярными элементами являются G (волоконные брэгговские решетки), VBG (объемные брэгговские решетки), DBR (распределенные брэгговские отражатели) и другие, включающие в себя использование отражательных или трансмиссионных решеток в популярных конфигурациях Литтроу или Литтман. Большинство из этих элементов, кроме DBR, можно объединить под одним термином – ECDL: диодные лазеры с внешним резонатором. Компания Integrated Optics преимущественно предлагает SLM диодные лазеры на основе VBG.

Данный выбор связан со многими причинами. Во-первых, данная структура позволяет изготавливать SLM лазеры на основе доступных и удобных лазерных диодов в широком диапазоне длин волн, в отличие от тех же D лазеров (с распределенной обратной связью).

Во-вторых, удобный дизайн позволяет сэкономить место и такие лазеры могут быть помещены в очень маленький корпус, что, например, невозможно для DBR лазеров, использующих голографические отражающие решетки.

Комбинация компактной и высокоточной электроники, запатентованная технология микросборки и использование VBG диодов позволяет нам создавать самые компактные SLM лазеры в данной отрасли.

Стабильность длины волны SLM диодных лазеров

Одночастотные лазеры часто используются в задачах, требующих большой длины когерентности (голография). Более популярной задачей является рамановская спектроскопия.

Узкая спектральная ширина линии и стабильность центральной длины волны являются важными характеристиками таких лазеров.

Например, одночастотные стабилизированный VBG лазеры обычно имеют стабильность центральной длины волны менее 10 пм при постоянном значении выходной мощности.

Стабильность длины волны – это параметр, который сильно зависит от дизайна лазера: имеет ли он температурную стабилизацию, каковы шумы электроники, какова устойчивость к внешним условиям (перепады температуры или механические напряжения) и т.п. SLM лазеры компании Integrated Optics имеют стабильность центральной длины волны менее 10 пм в диапазоне температур 15 – 35°C.

Рис. 5. Стабильность длины волны SLM лазера модели 785L-21

Ограничения SLM лазеров

Ограничение диапазона перестройки выходной мощности: При использовании концепта ECDL на лазерный диод обратно попадает часть излучения с очень узкой спектральной шириной линии.

Для того чтобы стабилизировать лазер на нужной длине волны, начальный спектр диода также должен содержать часть излучения на той же длине волны, иначе в системе не будет достаточно полезного излучения для отражения.

Широко известно, что за счет изменения температуры или выходной мощности можно изменить центральную длину волны лазерного диода. Изменение любого из этих параметров приведет к изменению фактической температуры излучающей области лазерного диода, которая эффективно изменяет длину волны. Это так называемая температурная перестройка длины волны.

Чем холоднее излучатель, тем короче длина волны и наоборот. Здесь появляется ограничение в изменении выходной мощности для SLM диодных лазеров – как только мощность уменьшилась или увеличилась, естественная центральная длина волны лазерного диода смещается к синей или красной области спектра соответственно.

Как только естественный спектр испускания недостаточно перекрывает необходимую длину волны стабилизации, синхронизация теряется и диод больше не может быть стабилизирован.

Это означает, что диапазон перестройки выходной мощности таких лазеров зачастую очень узкий и зависит от каждого конкретного случая, который определяется как начальная точка равновесия – если необходимая длина волны совпадает с естественным спектром лазерного диода при нормальной температуре, например, 25°C.

Такой пример представлен на рисунке 5. Данный лазер обладает довольно хорошим перекрытием отражаемой длины волны в VBG с естественным спектром излучения лазерного диода, что сделало возможным осуществлять перестройку в диапазоне 20 – 120 мВт без потери SLM режима работы. Однако с другой стороны, когда выходная мощность меняется, стабильность центральной длины волны гораздо хуже 10 пм.

Ограничение включения/выключения модуляции: Как было описано выше, SLM лазеры чувствительны к изменению температуры в области излучения.

В случаях, когда лазер модулируется в режиме «включение/выключение», уменьшается как средняя выходная мощность, так и температура излучателя. Это приводит к смещению длины волны – что похоже на ситуацию, когда просто изменяется выходная мощность лазера.

Если естественный спектр лазерного диода смещается слишком сильно, то SLM режим работы больше не наблюдается.
Непрерывные CW лазеры Integrated Optics

Источник: https://www.czl.ru/blog/spectroscopy/spectral-properties-of-cw-lasers.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.