Лазерные технологии

В книге представлены материалы, посвященные описанию современных методов разделения изотопов, основанных на оптическом воздействии и, прежде всего, на многофотонных когерентных взаимодействиях и быстрых реакциях с селективно возбужденными атомами. Обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований по лазерному разделению изотопов некоторых важных с научной и практической точек зрения элементов (Pb, Zn, Rb, B, Si, Tl), которые могут быть использованы в фундаментальных исследованиях, при создании квантовых компьютеров, в микроэлектронной, атомной и биомедицинской промышленности. В книге также уделено внимание физико-техническим и химическим аспектам разделения изотопов. Книга предназначена научным сотрудникам, инженерам, аспирантам и студентам, интересующимся данной темой.

Коллективная монография написана ведущими специалистами в области оптической биомедицинской диагностики, хорошо известна в американских и европейских университетах и используется там как учебное пособие. Рассмотрены принципы взаимодействия лазерного излучения с биологическими клетками и тканями, лежащие в основе биомедицинской диагностики; описаны перспективные для клинического применения лазерные и оптические методы: метод упругого и квазиупругого рассеяния, спектрофотометрия ближнего инфракрасного диапазона, флуоресцентная лазерная спектроскопия, фотон-корреляционная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния, оптическая когерентная томография, конфокальная микроскопия, оптоакустическая томография, доплеровская визуализация и спекл-мониторинг биологических потоков. Для научных работников, аспирантов и студентов, а также специалистов по медицинской физике и врачей, интересующихся разработкой и применением лазерных и оптических методов диагностики в медицинских исследованиях и практике. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 03-02-30041д

В монографии представлены результаты исследований устойчивости сжатия термоядерных мишеней при облучении их мощными лазерными пучками и особенностей развития гидродинамических неустойчивостей в лазерном термоядерном синтезе. Дано описание методов и программ, с помощью которых были проведены эти исследования, обсуждаются возможности развития и усовершенствования изложенных подходов. С помощью методов математического моделирования проанализированы данные экспериментов на семи ударно-трубных и лазерных установках, прогнозируются результаты, которые могут быть получены на проектируемых крупномасштабных установках. Все результаты, изложенные в монографии, получены авторами, опубликованы в открытой печати и докладывались на российских и международных научных конференциях. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 05-01-14057д

В книге представлено систематическое изложение физических основ процессов послойного селективного лазерного спекания и плавления (СЛС/П) порошковых композиций и синтеза функциональных и градиентных мезоструктур (мезоизделий). Рассмотрены перспективы формирования для российской промышленности нового фундаментального направления лазерной технологии, использующего взаимодействие лазерного излучения с многокомпонентными (в том числе и реакционноспособными) порошковыми композициями с целью послойного синтеза из них объемных функциональных изделий. Поиск новых перспективных порошковых композиций и изучение возможностей объединения нескольких подходов (лазерное спекание или наплавка, самораспространяющийся высокотемпературный синтез или пайка) в один технологический процесс для послойного синтеза объемных изделий – эти составляющие успешного развития метода СЛС/П также изложены в книге. Ученым и специалистам в области порошковой металлургии и материаловедения, студентам металлургических и материаловедческих специальностей.

Описаны возможности и современное состояние исследований низкотемпературной плазмы методами классической и лазерной спектроскопии. Рассматриваются вопросы физической интерпретации результатов применения методов эмиссии, абсорбции, рефракции и рассеяния света к термически неравновесной плазме, их связям с микроскопическими и макроскопическими плазменными параметрами. Значительное внимание уделяется исследованиям плазмы по электронным и колебательно-вращательным спектрам простых молекул в отсутствие равновесия различных степеней свободы. Обсуждаются методы определения химического состава, энергобаланса, парциальных температур нейтрального и заряженного компонентов, электрических и магнитных полей в плазме. Книга ориентирована, главным образом, на практические аспекты и содержит справочные данные, полезные экспериментатору, включая атомно-молекулярные константы, спектры излучения молекул в плазме. Для специалистов-экспериментаторов, работающих в области физики и химии низкотемпературной плазмы, газовых лазеров, а также для аспирантов и студентов старших курсов физических специальностей высших учебных заведений.

Монография посвящена применению методов диодной лазерной спектроскопии для решения задач биомедицинской диагностики, основанной на высокочувствительном спектральном анализе газообразных молекул-биомаркеров. Проведен анализ основных спектральных и аналитических характеристик перестраиваемых диодных лазеров и объектов исследования – диагностически значимых газообразных молекул, продуцируемых в организме. Представлены результаты лабораторных и клинических исследований, иллюстрирующие возможности и перспективы применения развиваемого аналитического подхода в неинвазивной диагностике различных заболеваний. Описаны методы и системы спектрального анализа, предназначенные для неинвазивных исследований механизмов образования, транспорта и выделения образуемых в живых организмах биомаркеров. Для широкого круга специалистов в области лазерной спектроскопии и ее применений в исследованиях молекул, высокочувствительного газового анализа и биомедицинской диагностике, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 08-02-07020.

В книге рассмотрены способы создания активных сред лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов, а также различные методы их возбуждения. Большое внимание уделено описанию конструктивных особенностей лазерных трубок, работающих при высоких температурах. Приводятся обширные данные по экспериментальным системам и подробно излагаются результаты как теоретических, так и экспериментальных исследований и разработок. Обсуждаются основные физические процессы, ответственные за создание инверсной заселенности в лазерах на парах металлов, а также в смесях. Особое место в книге занимает рассмотрение параметров плазмы и характеристик разряда, анализируется их взаимосвязь с энергетическими, временными и другими параметрами лазерного излучения. Книга адресована научным сотрудникам, инженерам, аспирантам и студентам высших учебных заведений.

В книге впервые дан обзор результатов междисциплинарных исследований процессов релаксации напряжений и регенерации хрящевой ткани под действием лазерного излучения, которые привели к созданию принципиально новых медицинских технологий и оборудования для лечения деформированных и поврежденных хрящей путем неразрушающего лазерного воздействия на структуру и поле механических напряжений в биологических тканях. Книга предназначена широкому кругу различных специалистов: ученым – физикам, химикам, биологам, – занимающимся фундаментальными процессами лазерного воздействия на биологические системы и разрабатывающим новые методы в биологии и медицине; врачам – отоларингологам, пластическим хирургам, косметологам, ортопедам, спинальным хирургам, – использующим или планирующим применять новые малоинвазивные технологии для лечения хрящей; инженерам, работающим в области лазерной медицинской техники и технологии.

В книге рассмотрены современные теоретические методы фемтосекундной оптики, излагаются физические принципы функционирования фемтосекундных лазеров с длительностью импульсов излучения порядка 10[-13]–10[-14] секунды, а также применения таких лазеров для изучения быстропротекающих и случайных процессов в аморфных средах при высоких температурах, для поиска перспективных носителей информации оптических процессоров и хладагентов твердотельных оптических рефрижераторов, для использования фемтосекундных импульсов в устройствах квантового счета. Значительное место уделяется основам фемтосекундной эхо-спектроскопии неупорядоченных молекулярных твердотельных сред. Для специалистов в области когерентной и квантовой оптики. Может служить учебным пособием для чтения лекций по одноименному курсу студентам, магистрантам и аспирантам физических факультетов государственных университетов и технических вузов, специализирующихся в подготовке специалистов по современным лазерным и информационным технологиям.

В книге изложены основные методы анализа лазерных резонаторов – матричный, метод интегрального уравнения, геометро-оптический метод. Большое внимание уделено методам практического построения схем резонаторов, обеспечивающих те или иные специальные свойства лазерного излучения – мощность, малую расходимость, стабильность и проч. с учетом специфики активной среды, режима работы лазера. Рассмотрено большое количество практически важных примеров. Материал книги основан на курсах лекций, читавшихся и читаемых авторами в МГУ и МФТИ. Он вполне доступен студентам старших курсов технических вузов и предназначен в первую очередь лицам, специализирующимся в области лазерной физики и техники. Ил. 142.

В учебник включены разделы лазерной физики, знание которых необходимо при использовании лазеров во многих областях науки и техники. Рассмотрено распространение волн в различных средах, обоснованы кинетические уравнения, которые лежат в основе теории лазеров, дано решение этих уравнений. Учебник предназначен для студентов, аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в областях лазерной физики и квантовой электроники.

Монография посвящена анализу формирования и взаимодействия ультракоротких импульсов в лазерах с пассивной синхронизацией мод и выявлению общих закономерностей в смене режимов генерации, вызванных этим взаимодействием. Исследуются механизмы квантования лазерного излучения на отдельные диссипативные солитоны, мультигистерезисные зависимости числа внутрирезонаторных идентичных солитонов от накачки и других параметров лазерной системы, механизмы возникновения пороговой зависимости самостарта пассивной синхронизации лазерных мод от интенсивности начальных импульсов, режимы связанных солитонов. Анализируются возможности управ¬ления взаимодействием ультракоротких импульсов при многоимпульсной генерации через изменение нелинейно-дисперсионных параметров лазерной системы и управления таким образом режимами пассивной синхронизации лазерных мод. Книга предназначена для специалистов в области квантовой электроники и лазерной физики, аспирантов и студентов вузов.

Рассмотрены основные типы систем памяти цифровой информации на оптических дисках и голографических носителях, приведены требования и определены основные характеристики и параметры оптико-голографических систем архивной памяти. Проанализированы методы мультиплексирования микроголограмм Фурье на голографический носитель. Рассмотрены основные оптические схемы регистрации цифровой информации в виде одиночных и наложенных микроголограмм оптико-голографических систем архивной памяти, приведены требования к их узлам и блокам. Приведен метод компьютерного синтеза одномерных и двухмерных микроголограмм Фурье и проанализированы оптические схемы для их считывания и записи на голографический носитель. Книга открывает перспективы для дальнейших исследований, разработок и проектирования конкретных оптико-голографических устройств и систем архивной памяти с записью цифровой или аналоговой информации. Издание будет полезно как для ученых и специалистов, работающих в области голографических технологий, оптико-электронных голографических корреляционных систем распознавания изображений, голографической микроскопии, так и для студентов и молодых специалистов, обучающихся и желающих работать в данной области науки и техники.

В монографии представлены сведения о применении в клинической практике современных лазерных технологий при хирургическом лечении заболеваний глоточного лимфатического кольца. Рассмотрены различные способы использования высокоэнергетического лазерного излучения и показаны их преимущества в сравнении с традиционными операциями. Описаны параметры и режимы применяемого излучения, технические возможности современных медицинских лазеров, происходящие в биотканях основные процессы в ответ на лазерное воздействие, особенности течения раневого процесса. Даны рекомендации по ведению пациентов в послеоперационном периоде и приведены правила безопасности работы с лазерами. Применяемые авторами лазерные хирургические технологии представлены весьма убедительно благодаря большому объему иллюстративного материала, использованию базовых основ фундаментальной медицины и основных принципов доказательной медицины. Для широкого круга практикующих оториноларингологов, лазерных хирургов, научных работников и специалистов, создающих лазерную технику медицинского назначения.

В 2016 г. сотрудники НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» Е. Д. Вакс, И. Ф. Лебёдкин, М. Н. Миленький, Л. Г. Сапрыкин и А. В. Толокнов опубликовали книгу «Резание металлов излучением мощных волоконных лазеров». Резание различных металлов такими лазерами широко распространено в российской промышленности, и это направление, несомненно, будет развиваться и совершенствоваться далее. Но для этого необходимо понимать природу физических процессов, протекающих при лазерном резании, что позволит разработать методы улучшения его качественных показателей и производительности. Исправленное и дополненное новыми результатами второе издание этой книги посвящено описанию эффективных решений, разработанных и проверенных экспериментально в НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» в период 2014–2019 гг., для улучшения результатов резания. В данном издании приведены и проанализированы новые дополнительные экспериментальные и теоретические результаты исследований зарубежных фирм, посвященные данной тематике. Второй и третий разделы книги построены таким образом, чтобы читателям стали более понятны физические процессы лазерного резания и оптимизация условий его проведения. Эти знания позволят реализовать повышенную производительность и достичь улучшенных качественных показателей лазерного резания. Книга рассчитана на специалистов промышленных предприятий, технологических и научно-исследовательских подразделений и групп, использующих лазерные технологии обработки металлов. Она также может быть полезна для преподавателей, студентов, операторов лазерных станков и всех «практиков», изучающих или интересующихся тематикой современной лазерной обработки.

В книге изложены методы анализа лазерных резонаторов – матричный, геометрической оптики и интегрального уравнения. Рассмотрены резонаторы различных типов, обсуждены вопросы построения их схем, обеспечивающих требуемые свойства лазерного излучения. Описаны методы измерений параметров лазерных излучателей и пучков. Издание предназначено для специалистов, занимающихся разработкой, конструированием и применением лазеров, а также для преподавателей и студентов соответствующих специальностей технических вузов.

Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами темы «Лазеры. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом» по дисциплинам «Физика» и «Общая физика». Рассмотрены физические принципы и устройство лазеров, свойства и основные преимущества лазерного излучения. Приведены требования к изделиям конструкционной оптики. Представлены технологии лазерного скрайбирования, абляции и лазерного управляемого термораскалывания с одновременным притуплением кромок торцов. Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», 24.05.06 «Системы управления летательными аппаратами».

В учебном пособии рассматриваются основные вопросы получения генерации в волоконных лазерах, методы накачки. Представлены активные элементы для активации волокна и схемы лазерных переходов. Описаны особенности резонаторов волоконных лазеров на брэгговских решетках и способы их получения. Приведены энергетические и пространственно-временные характеристики волоконных лазеров, работающих на редкоземельных элементах. Определены перспективы развития волоконных лазеров. Приведены основные типы волоконных лазеров, применяемые в технологиях, представлены типы фокусирующих головок и рассмотрены некоторые технологии применения излучения волоконных лазеров (резка, сварка, микрообработка). Предназначено для студентов высших технических учебных заведений машиностроительных специальностей по направлению подготовки «Машиностроение» и «Проектирование технологических машин и комплексов».

Учебное пособие содержит сведения по основам фотометрии, информацию о средствах и методах фотометрических измерений, большое количество примеров. Представлены глоссарий по фотометрии и справочный материал по некоторым фотометрическим величинам и функциям. В конце каждой главы предложены задачи для самостоятельного решения. Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров и магистров «Оптотехника», «Фотоника и оптоинформатика», «Лазерная техника и лазерные технологии», а также по специальности «Электронные и оптико-электронные приборы и системы специального назначения».

В книге рассмотрены физические принципы и конструкции лазеров, свойства лазерного излучения, вопросы, связанные с распространением лазерного излучения в средах и взаимодействием излучения с различными материалами. Соответствует современным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным квалификационным требованиям. Пособие предназначено для широкого круга читателей: студентов средних специальных учебных заведений, инженерно-технических работников и всех, интересующихся современным состоянием лазерной техники.