Спектр лазерного излучения

Содержание

Лазерное излучение: защитные очки от воздействия низкоинтенсивного или инфракрасного источника, измеритель его мощности и длина волны

Спектр лазерного излучения

Становление лазерной медицины, принято считать, пришлось на 60-е годы прошлого столетия, когда, выделившись в отдельное направление, лазерная терапия стала настоящим прорывом. Уже более 50 лет дерматологические заболевания устраняются без использования медикаментозного лечения. Что же может лазер?

Популярность лазерной терапии объяснить просто – использование лазера не вызывает аллергических реакций у больных. Лазеротерапия подходит людям разного возраста. Современная дерматология использует как низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), так и высокоинтенсивные лазеры (ВИЛИ).

Лазерная терапия — новое слово в медицине и косметологии

Лазеротерапия (лазерная терапия, ЛТ, LLLT) являет собой вариант физиотерапии, который заключается в использовании лазерного излучения определенного диапазона. Особенность процедуры заключается в использовании лазера с волной одной длины.

Одним из самых популярных методов лазеротерапии является накожное воздействие, которое осуществляется посредством наложения источника излучения на органы, которые нуждаются в воздействии лазера.

В большинстве случаев преимущество отдается излучателям, которые работают в красной и инфракрасной областях.

Вместе с тем в последние годы активно развивается использование источников волн других параметров.

Лазерное излучение используют не только в терапевтических отделениях (в качестве дополнительного метода), но и в качестве отдельного способа лечения. Как правило, это своеобразные комбинированные методики в таких направлениях, как гинекология, акушерство, кардиология, косметология и лазерная неврология.

К основным лечебным эффектам лазерной терапии причисляются: регуляция гемостатического потенциала, улучшение резистентности, сосудорасширяюее воздействие, стимуляция гемопоэза, нормализация регенераторных процессов, лазер оказывает дезинтоксикационное воздействие.

Низкоинтенсивное излучение (НИЛИ)

Лазерная терапия НИЛИ чаще всего используется для борьбы с кожными болезнями. Воздействие лазера способствует восстановлению кожи, удаляет отеки и неприятные ощущения, стимулирует обмен веществ.

Кроме этого, лазерное излучение способствует заживлению ран, улучшает циркуляцию крови, увеличивает скорость движения крови, лазер препятствует развитию различных заболеваний.

Низкоинтенсивное лазерное излучение в современной медицине используется для лечения красного плоского лишая, крапивницы, фурункулов, васкулитов, инфицированных ран, дерматозов и многих других недугов.

Воздействуя на кожу, НИЛИ оказывает антибактериальное воздействие, удаляет воспаление, нормализует кожный иммунитет, лазер снижает появление свободных радикалов, борется с зудом, снижает чувствительность кожи.

Высокоинтенсивное лазерное излучение (ВИЛИ)

Лазерное воздействие высокой интенсивности чаще всего используется хирургами. ВИЛИ, например, необходимо для деструкции новообразований кожи (бородавок, папиллом), удаления рубцов и омоложения.

Использование ВИЛИ в эпиляции дает возможность безболезненно и комфортно разрушить фолликулы, избавляя от ненужных волос в любой части тела. Эпиляция с использованием лазера ВИЛИ популярна во многих странах, к этой процедуре прибегают как женщины, так и мужчины.

Лазерная деструкция позволяет контролировать уровень излучения, в результате чего окружающие ткани не подвергаются воздействию лазера. Лазерная дермабразия предполагает снятие верхнего слоя кожи в целях омоложения, сведения татуировок, лазерной шлифовки рубцов.

ВИЛИ активно используется для лечения фибром, папиллом, бородавок, невусов, вросшего ногтя, кисты, лейкоплакии, внутридермального рака и других заболеваний.

Основные методы лазеротерапии

Основная классификация методов лазерной терапии основана на месте локализации воздействия лазера. Влияние лазера может быть наружным, внутриполостным, внутрисосудистым и смешанным.

Наружное воздействие лазера

Наружное воздействие лазера обеспечивается использованием дистантной, контактной и зеркальной методик. Часто используется стабильный лазерный метод, при котором головка лазера находится в одном месте. Выделяют местное воздействие на различные повреждения, лазерное воздействие на рефлекторные части тела, воздействие лазера на проекции сосудистых пучков и внутренних органов.

Местное лазерное воздействие

Воздействие лазера в этом методе направлено на заболевание, которое локализовано, например, в поверхностных слоях кожи. Данный вариант лазерной терапии подразумевает использование волны практически любых параметров и совмещение нескольких диапазонов спектра лазера.

Воздействие лазера на рефлекторные зоны

Воздействие лазера на корпоральные точки имеет свои особенности. Это малая территория воздействия (до 3 мм в диаметре), асептичность и комфортность, возможность вызвать направленные реакции, возможность определения уровня воздействия лазера.

Лазерное воздействие на проекции органов

Это один из самых популярных методов лазеротерапии. Наиболее стабильный эффект достигается благодаря использованию матричного лазера. Благодаря рассредоточению источников лазерного излучения поток действует на значительно большее количество тканей в сравнении с точечными лазерами.

К числу основных механизмов лечебных факторов лазерной терапии принято относить коррекцию иммунитета, снижение белка, токсичности плазмы и средних молекул, рост числа лимфоцитов, сосудорасширяющее воздействие, нормализацию состава кожи, увеличение артериовенозной кислородной разницы, нормализацию активности крови, стимуляцию эритропоэза.

Показания к лазеротерапии. Когда помогает лазер?

Лазеротерапия помогает справиться с рядом заболеваний.

Ниже описаны наиболее распространенные заболевания, которые лечатся с помощью лазерного излучения:

  • Заболевания опорно-двигательной системы (межпозвоночная грыжа, протрузии межпозвоночных дисков, пяточные шпоры).
  • Заболевания нервной системы (невриты, радикулит, нервный тик, невралгия, ухудшение памяти, головная боль).
  • Сосудистые заболевания (мигрень, энцефалопатия, головокружения, рассеянность).
  • Заболевания суставов (миозит, подагра, артрит, артрозы).
  • Последствия травм и повреждений (реабилитация после переломов, повреждений связок, мягких тканей).
  • ЛОР-болезни (синуситы, аденоидиты, риниты).
  • Заболевания органов системы пищеварения (язва 12-перстной кишки и желудка, синдром раздраженного кишечника, рефлюксная болезнь.

Противопоказания лазерной терапии. Кому нельзя?

Несмотря на высокую безопасность лазерной терапии, процедуры с использованием лазера имеют ряд противопоказаний. Это беременность, онкология (в том числе доброкачественная), кровотечения, заболевания крови, инфекция в острой форме, острый период инсульта или инфаркта, анемия, открытая форма туберкулеза, тиреотоксикоз.

Диагностика заболеваний, которые препятствуют проведению лазерной терапии, должна проводиться квалифицированным врачом, который сможет сделать заключение о совместимости имеющихся заболеваний с проведением лазеротерапии.

Восстановление кожи с помощью лазера

Омолаживающие процедуры с использованием лазерного излучения помогают разгладить морщины, способствуют подтяжке в зоне шеи, устраняют второй подбородок. Лазеротерапия используется в борьбе с жиром и целлюлитом. Косметический эффект при использовании лазеротерапии держится на протяжении длительного времени.

Устранение воспаления на коже лазером

Лазерной терапии поддаются сыпь, прыщи и иные воспалительные процессы. Лазерное излучение может использоваться как для борьбы с уже имеющимися заболеваниями, таки для профилактики возможных недугов. В какой-то мере лазер выполняет функцию очистки кожи, а эффект при лечении прыщей и угрей очевиден уже после нескольких процедур.

Восстановление нормальной работы сальных желез

Лазер позволяет контролировать работу сальных желез, в результате чего волосы становятся менее жирными. Кроме того, лазеротерапия позволяет бороться с нарушениями кожи головы.

Лазерное удаление капиллярных сеток на коже

Лазеротерапия – отличное средство в борьбе с поврежденными капиллярами, которые на коже образуют различные узоры. Под воздействием лазера эти капилляры исчезают, а под кожей остаются только маленькие гематомы, которые быстро рассасываются. В конечном счете кожа становится идеально гладкой.

Удаление пигментных и родимых пятен лазером

Одно из наиболее распространенных воздействий лазерной терапии. Кроме родимых пятен, лазер отлично справляется с такими новообразованиями, как кератомы, папилломы, бородавки, хлоазмы и т.д. Также лазеротерапия преуспела в сфере удаления рубцов после хирургических операций и многих других типов травм кожи.

Источник: https://kashmu.ru/protsedury-i-manipulyatsii/chem-opasno-lazernoe-izluchenie.html

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

Спектр лазерного излучения

71660

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

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.

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.

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

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:

  • 27 июля 2013 в 20:16
  • 7 мая 2013 в 16:01
  • 5 июня 2009 в 23:32

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

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

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