Просмотр кода страницы Лазер

{{другие значения}}
[[Файл:Laser.jpg|300px|thumb|right|<center>Лазер (лаборатория [[NASA]])</center>]]
[[Файл:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.jpg|300px|thumb|right|Лазерное излучение с длинами волн (снизу вверх): 405, 445, 520, 532, 635 и 660 нм]]
'''Ла́зер''' (от {{lang-en|laser}}, [[акроним]] от {{lang-en2|'''L'''ight '''A'''mplification by '''S'''timulated '''E'''mission of '''R'''adiation}} — «усиление [[свет]]а посредством [[вынужденное излучение|вынужденного излучения]]»), или '''опти́ческий ква́нтовый генера́тор''', — устройство, преобразующее [[энергия|энергию]] [[Накачка лазера|накачки]] ([[свет]]овую, [[электричество|электрическую]], [[количество теплоты|тепловую]], [[химия|химическую]] и др.) в энергию [[Когерентность (физика)|когерентного]], [[монохроматическое излучение|монохроматического]], [[Поляризация электромагнитных волн|поляризованного]] и узконаправленного потока излучения.

Физической основой работы лазера служит [[квантовая механика|квантовомеханическое]] явление [[вынужденное излучение|вынужденного (индуцированного) излучения]]. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной [[мощность]]ю, или [[импульс]]ным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все [[агрегатное состояние вещества|агрегатные состояния вещества]]. Некоторые типы лазеров, например, [[лазер на красителях|лазеры на растворах красителей]] или полихроматические [[твердотельный лазер|твердотельные лазеры]], могут генерировать целый набор частот ([[Нормальные колебания|мод]] оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда [[лазерный диод|полупроводниковых лазеров]] до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на [[неодим]]овом стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях [[наука|науки]] и [[техника|техники]], а также в [[быт]]у, начиная с чтения и записи [[компакт-диск]]ов, [[штрих-код]]ов и заканчивая исследованиями в области [[управляемый термоядерный синтез|управляемого термоядерного синтеза]].

== Основные даты ==
{{главная|История изобретения лазеров}}
* [[1916 год]]: [[Эйнштейн, Альберт|А. Эйнштейн]] предсказывает существование явления [[вынужденное излучение|вынужденного излучения]] — физической основы работы любого лазера<ref>{{ФЭ| автор = Ельяшевич М. А.| статья= Эйнштейна коэффициенты| ссылка = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4608.html| том = 5|с=497}}</ref>.
* Строгое теоретическое обоснование в рамках [[квантовая механика|квантовой механики]] это явление получило в работах [[Дирак, Поль|П. Дирака]] в [[1927]]—[[1930 год]]ах<ref name="krugosvet">{{cite web
 |author      = С. Транковский
 |url         = http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/tehnologiya_i_promyshlennost/LAZER.html
 |title       = ЛАЗЕР (оптический квантовый генератор)
 |publisher   = Krugosvet.ru
 |accessdate  = 2009-07-28
 |archiveurl  = https://www.webcitation.org/61AmEoXUP?url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/tehnologiya_i_promyshlennost/LAZER.html
 |archivedate = 2011-08-24
 |deadlink    = no
}}</ref><ref>{{cite conference
 | last = [[Дирак, Поль|Dirac P. A. M.]]
 | year = 1927
 | title = The Quantum Theory of the Emission and Absorption of Radiation
 | journal = Proceedings of the Royal Society A
 | volume = 114
 | pages = 243–265
}}{{en icon}}</ref>.
* [[1928 год]]: экспериментальное подтверждение [[Ладенбург, Рудольф|Р. Ладенбургом]] и [[Копферманн, Ганс|Г. Копферманном]] существования вынужденного излучения<ref name="popmech"/>.
* [[1940 год]]: [[Фабрикант, Валентин Александрович|В. Фабрикантом]] и [[Бутаева, Фатима Асланбековна|Ф. Бутаевой]] была предсказана возможность использования вынужденного излучения среды с [[инверсия населённостей|инверсией населённостей]] для усиления [[электромагнитное излучение|электромагнитного излучения]]<ref name="popmech">{{cite web
 |author        = Алексей Левин
 |date = 2006-06-01
 |url           = http://www.popmech.ru/article/381-kvantovyiy-svetoch/
 |title         = Квантовый светоч: История одного из самых важных изобретений XX века – лазера
 |publisher     = Popmech.ru
 |accessdate    = 2009-07-28
 |deadlink      = no
 |archive-date  = 2011-08-24
 |archive-url   = https://www.webcitation.org/61AmFZljR?url=http://www.popmech.ru/article/381-kvantovyiy-svetoch/
}}</ref>.
* [[1950 год]]: [[Кастлер, Альфред|А. Кастлер]] ([[Нобелевская премия по физике]] [[1966 год]]а) предлагает метод [[оптическая накачка|оптической накачки]] среды для создания в ней инверсной населённости. Реализован на практике в [[1952 год]]у [[Броссель, Жан|Бросселем]], Кастлером и Винтером<ref>{{cite web
 |author        = Ivar Waller
 |date = 1972
 |url           = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1966/press.html
 |title         = The Nobel Prize in Physics 1966: Presentation Speech
 |publisher     = Elsevier Publishing Company
 |accessdate    = 2009-07-20
 |lang          = en
 |archiveurl    = https://www.webcitation.org/61AmJwDO7?url=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1966/press.html
 |archivedate   = 2011-08-24
 |deadlink      = no
}}</ref>. До создания квантового генератора оставался один шаг: ввести в среду [[положительная обратная связь|положительную обратную связь]], то есть поместить эту среду в [[резонатор]]<ref name="popmech" />.
* [[1954 год]]: первый [[микроволновое излучение|микроволновый]] генератор — [[мазер]] на [[аммиак]]е ([[Таунс, Чарлз Хард|Ч. Таунс]], [[Басов, Николай Геннадьевич|Басов Н. Г.]] и [[Прохоров, Александр Михайлович|Прохоров А. М.]] — [[Нобелевская премия по физике]] [[1964 год]]а). Роль обратной связи играл [[объёмный резонатор]], размеры которого были порядка 12,6 мм ([[длина волны]], излучаемой при переходе аммиака с возбуждённого колебательного [[уровни энергии|уровня]] на основной)<ref name="popmech" />. Для усиления электромагнитного излучения [[видимое излучение|оптического диапазона]] необходимо было создать объёмный резонатор, размеры которого были бы порядка [[Микрометр|микрона]]. Из-за связанных с этим технологических трудностей многие учёные в то время считали, что создать генератор видимого излучения невозможно<ref name="fundamentals">{{cite web
 |author       = François Balembois et Sébastien Forget
 |url          = http://www.optique-ingenieur.org/en/courses/OPI_ang_M01_C01/co/Contenu_02.html
 |title        = Laser : Fundamentals // Some important dates
 |publisher    = Optics4Engineers
 |accessdate   = 2013-12-11
 |lang         = en
 |deadlink     = no
 |archiveurl   = https://web.archive.org/web/20131216004846/http://www.optique-ingenieur.org/en/courses/OPI_ang_M01_C01/co/Contenu_02.html
 |archive-date = 2013-12-16
}}</ref>.
* [[1960 год]]: 16 мая [[Майман, Теодор|Т. Мейман]] продемонстрировал работу первого оптического квантового генератора — лазера<ref>{{статья
|заглавие=Stimulated optical radiation in ruby
|издание=Nature
|том=187
|номер=4736
|страницы=493—494
|doi=10.1038/187493a0
|язык=en
|автор=[[Майман, Теодор|Maiman, T.H.]]
|год=1960
}}</ref>. В качестве активной среды использовался кристалл [[Синтетический рубин|искусственного рубина]] ([[оксид алюминия]] Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> с небольшой примесью [[хром]]а Cr), а вместо объёмного резонатора служил [[резонатор Фабри — Перо]], образованный серебряными зеркальными покрытиями, нанесёнными на торцы кристалла. Этот лазер работал в импульсном режиме на длине волны 694,3 [[нанометр|нм]]<ref name="popmech" />. В декабре того же года был создан [[гелий-неоновый лазер]], излучающий в непрерывном режиме ([[Али Джаван|А. Джаван]], [[Беннетт, Уильям Ралф|У. Беннет]], Д. Хэрриот). Изначально лазер работал в [[инфракрасное излучение|инфракрасном диапазоне]], затем был модифицирован для излучения видимого красного света с длиной волны 632,8 нм<ref name="fundamentals" />.
* Физика лазеров и по сей день интенсивно развивается. С момента изобретения лазера почти каждый год появлялись всё новые его виды, приспособленные для различных целей<ref name="fundamentals" />. В [[1961 год]]у был создан лазер на [[неодим]]овом стекле, а в течение следующих пяти лет были разработаны [[лазерный диод|лазерные диоды]], [[лазеры на красителях]], лазеры на [[Оксид углерода(IV)|диоксиде углерода]], [[Химический лазер|химические лазеры]]. В [[1963 год]]у [[Алфёров, Жорес|Ж. Алфёров]] и [[Кремер, Герберт|Г. Кремер]] ([[Нобелевская премия по физике]] [[2000 год]]а) разработали теорию [[полупроводник]]овых [[гетероструктура|гетероструктур]], на основе которых были созданы многие лазеры<ref name="popmech" />.
* [[2024 год]]: Экспериментально установлено, что лазерный луч может влиять на поглощение кристаллом рубина другого луча, формируя видимую глазом [[тень]], по интенсивности примерно равную тени дерева в солнечный день<ref>https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-11-11-1549&id=563468</ref>.

== Принцип действия ==
Физической основой работы лазера служит явление [[вынужденное излучение|вынужденного (индуцированного) излучения]]<ref>{{книга
|автор         = [[Сивухин Д. В.]]
|заглавие      = Общий курс физики. Оптика
|место         = М.
|издательство  = [[Наука (издательство)|Наука]]
|год           = 1985
|том           = 4
|страниц       = 735
|страницы      = 704—706
}}</ref>. Суть явления состоит в том, что возбуждённый [[атом]] (или другая [[квантовая система]]) способен излучить [[фотон]] под действием другого фотона без его поглощения, если [[энергия]] последнего равняется разности энергий [[энергетический уровень|уровней]] атома до и после излучения. При этом излучённый фотон [[Когерентность (физика)|когерентен]] фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»). Таким образом происходит усиление [[свет]]а. Этим явление отличается от [[Спонтанное излучение|спонтанного излучения]], в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, [[Поляризация волн|поляризацию]] и [[фаза колебаний|фазу]]<ref name="small_encyclopaedia">{{статья
| автор         = Ораевский А. Н. 
| заглавие      = Лазер
| автор издания = Под ред. М. Е. Жаботинского
| издание       = Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия
| место         = М.
| издательство  = «[[Советская энциклопедия]]»
| год           = 1969
| страницы      = 89—118
}}</ref><ref>{{книга
|автор        = [[Фейнман Р. Ф.|Р. Фейнман]], Р. Лейтон, М. Сэндс
|часть        = 3 - излучение, волны, кванты; 4 - кинетика, теплота, звук
|заглавие     = [[Фейнмановские лекции по физике]]
|издание      = 3-е изд
|место        = М.
|издательство = Мир
|год          = 1976
|том          = 1
|страницы     = 311—315
|страниц      = 496
}}</ref>.

[[Файл:Laser DSC09088.JPG|268x268px|thumb|left|[[Гелий-неоновый лазер]]. Светящаяся область в центре — свечение [[положительный столб|положительного столба]]. Собственно лазерный луч проецируется на экран справа в виде красной точки]]
[[Вероятность]] того, что случайный фотон вызовет индуцированное излучение возбуждённого атома, в точности равняется вероятности поглощения этого фотона атомом, находящимся в невозбуждённом состоянии<ref>{{статья|автор=[[Эйнштейн, Альберт|Einstein А.]]|заглавие=Strahlungs-emission und -absorption nach der Quantentheorie|издание=Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft|год=1916|том=18|выпуск=|страницы=318|ссылка=|doi=|arxiv=|язык=de}}</ref>. Поэтому для усиления света необходимо, чтобы возбуждённых атомов в среде было больше, чем невозбуждённых (так называемая [[инверсия населённостей]]). В состоянии [[термодинамическое равновесие|термодинамического равновесия]] это условие не выполняется, поэтому используются различные системы [[Накачка лазера|накачки активной среды]] лазера ([[оптика|оптические]], [[электричество|электрические]], [[химия|химические]] и др.)<ref name="physical_encyclopaedia">{{ФЭ|автор=Ораевский А. Н. | статья        = Лазер| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1892.html
| т=2| с=546—552
}}</ref>.

Первоисточником генерации является процесс спонтанного излучения, поэтому для обеспечения преемственности поколений фотонов необходимо существование [[положительная обратная связь|положительной обратной связи]], за счёт которой излучённые фотоны вызывают последующие акты индуцированного излучения. Для этого активная среда лазера помещается в [[оптический резонатор]]. В простейшем случае он представляет собой два [[зеркало|зеркала]], установленных друг напротив друга, одно из которых полупрозрачное — через него луч лазера частично выходит из резонатора. Отражаясь от зеркал, пучок излучения многократно проходит по резонатору, вызывая в нём индуцированные переходы. Излучение может быть как непрерывным, так и импульсным. При этом, используя различные приборы (вращающиеся [[призма (оптика)|призмы]], [[ячейка Керра|ячейки Керра]] и др.) для быстрого выключения и включения обратной связи и уменьшения тем самым периода импульсов, возможно создать условия для генерации излучения очень большой мощности (так называемые [[гигантские импульсы]])<ref name="small_encyclopaedia" />. Этот режим работы лазера называют режимом модулированной [[добротность|добротности]].

Генерируемое лазером излучение является [[монохроматическое излучение|монохроматическим]] (одной или дискретного набора [[длина волны|длин волн]]), поскольку вероятность излучения фотона определённой длины волны больше, чем близко расположенной, связанной с уширением спектральной линии, а, соответственно, и вероятность индуцированных переходов на этой [[частота|частоте]] тоже имеет максимум. Поэтому постепенно в процессе генерации фотоны данной длины волны будут доминировать над всеми остальными фотонами<ref name="physical_encyclopaedia" />. Кроме этого, из-за особого расположения зеркал, в лазерном луче сохраняются лишь те фотоны, которые распространяются в направлении, параллельном [[оптическая ось|оптической оси]] резонатора на небольшом расстоянии от неё, остальные фотоны быстро покидают объём резонатора. Таким образом, луч лазера имеет очень малый угол расходимости<ref>{{cite web|author=François Balembois et Sébastien Forget|url=http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_09.html|title=Laser : Fundamentals // Spatial characteristics of the emitted laser beam|publisher=Prn1.univ-lemans.fr|accessdate=2009-07-30|lang=en|deadlink=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080606150121/http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_09.html|archivedate=2008-06-06}}</ref>. Наконец, луч лазера имеет строго определённую [[поляризация света|поляризацию]]. Для этого в резонатор вводят различные [[поляризатор]]ы, например, ими могут служить плоские стеклянные пластинки, установленные под [[угол Брюстера|углом Брюстера]] к направлению распространения луча лазера<ref>{{книга
|автор        = Редкин Ю. Н.
|часть        = Часть 5. Физика атома, твёрдого тела и атомного ядра
|заглавие     = Курс общей физики
|место        = Киров
|издательство = ВятГГУ
|год          = 2006
|страницы     = 57
|страниц      = 152
}}</ref>.

== Устройство лазера ==
{{главная|Устройство лазера}}

[[Файл:Laser.svg|thumb|right|275px|На схеме обозначены: 1 — активная среда; 2 — энергия накачки лазера; 3 — непрозрачное [[зеркало]]; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — лазерный луч]]

Все лазеры состоят из трёх основных частей:
* активной (рабочей) среды;
* системы накачки (источник энергии);
* оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).
Каждая из них обеспечивает для работы лазера выполнение своих определённых функций.

=== Активная среда ===
{{главная|Лазерные материалы}}
{{also|Активная среда}}
В настоящее время в качестве рабочей среды лазера используются различные [[агрегатное состояние вещества|агрегатные состояния вещества]]: [[твёрдое тело|твёрдое]], [[жидкость|жидкое]], [[газ]]ообразное, [[плазма]]<ref name="ruby_laser">{{Книга:Сивухин Д.В.: Оптика|1985|страницы=714—721}}</ref>. В обычном состоянии число атомов, находящихся на возбуждённых энергетических уровнях, определяется [[распределение Больцмана|распределением Больцмана]]<ref name="sivuhin_principles">{{Книга:Сивухин Д.В.: Оптика|1985|страницы=703—714}}</ref>:

: <math>N=N_0 \exp (-E/kT),</math>

где {{math|''N''}} — число атомов, находящихся в возбуждённом состоянии с энергией {{math|''E''}}, {{math|''N''<sub>0</sub>}} — число атомов, находящихся в основном состоянии (энергия равна нулю), {{math|''k''}} — [[постоянная Больцмана]], {{math|''T''}} — [[температура]] среды. Иными словами, таких атомов, находящихся в возбужденном состоянии, меньше, чем в основном, поэтому вероятность того, что [[фотон]], распространяясь по среде, вызовет вынужденное излучение, также мала по сравнению с вероятностью его поглощения. Поэтому [[электромагнитная волна]], проходя по веществу, расходует свою энергию на возбуждение атомов. [[Интенсивность (физика)|Интенсивность]] излучения при этом падает по [[Закон Бугера — Ламберта — Бера|закону Бугера]]<ref name="krugosvet" />:

: <math>I_l=I_0 \exp (-a_1l),</math>

где {{math|''I''<sub>0</sub>}} — начальная интенсивность, {{math|''I''<sub>l</sub>}} — интенсивность излучения, прошедшего расстояние {{math|''l''}} в веществе, {{math|''a''<sub>1</sub>}} — [[показатель поглощения]] вещества. Поскольку зависимость [[экспоненциальная функция|экспоненциальная]], излучение очень быстро поглощается.

В том случае, когда число возбуждённых атомов больше, чем невозбуждённых (то есть в состоянии инверсии населённостей), ситуация прямо противоположна. Акты вынужденного излучения преобладают над поглощением, и излучение усиливается по закону<ref name="krugosvet" />:

: <math>I_l=I_0 \exp (a_2l),</math>

где {{math|''a''<sub>2</sub>}} — коэффициент квантового усиления. В реальных лазерах усиление происходит до тех пор, пока величина поступающей за счёт вынужденного излучения энергии не станет равной величине энергии, теряемой в резонаторе<ref name="physical_dictionary">{{ФЭС
| автор         = Жаботинский М. Е. 
| статья        = Лазер (оптический квантовый генератор)
| страницы      = 337—340
}}</ref>. Эти потери связаны с насыщением метастабильного уровня рабочего вещества, после чего энергия накачки идёт только на его разогрев, а также с наличием множества других факторов (рассеяние на неоднородностях среды, поглощение [[примесь (химия)|примесями]], неидеальность отражающих зеркал, полезное и нежелательное излучение в окружающую среду и пр.)<ref name="krugosvet" />.

=== Система накачки ===
{{главная|Накачка лазера}}
Для создания инверсной населённости среды лазера используются различные механизмы. В [[твердотельный лазер|твердотельных лазерах]] она осуществляется за счёт облучения мощными [[Ксеноновая лампа-вспышка|газоразрядными лампами-вспышками]], сфокусированным [[Солнце|солнечным]] излучением (так называемая оптическая накачка) и излучением других лазеров (в частности, полупроводниковых)<ref name="small_encyclopaedia" /><ref name="solid-state_laser">{{ФЭ
| автор         = Щербаков И. А. 
| статья        = Твердотельный лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3985.html
| том           = 5|с=49—50
}}</ref>. При этом возможна работа только в импульсном или импульсно-периодическом режиме, поскольку требуются очень большие [[плотность энергии|плотности энергии]] накачки, вызывающие при длительном воздействии сильный разогрев и разрушение стержня рабочего вещества<ref>{{ФЭ
| автор         = [[Францессон, Андрей Владимирович|Францессон А. В.]]
| статья        = Накачка
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2395.html
| том           = 3|с=239—241
}}</ref>. В газовых и жидкостных лазерах (см. [[гелий-неоновый лазер]], [[лазер на красителях]]) используется накачка [[электрический разряд|электрическим разрядом]]. Такие лазеры работают в непрерывном режиме. Накачка [[химический лазер|химических лазеров]] происходит посредством протекания в их активной среде [[химическая реакция|химических реакций]]. При этом инверсия населённостей возникает либо непосредственно у продуктов реакции, либо у специально введённых примесей с подходящей структурой энергетических уровней. Накачка [[полупроводниковый лазер|полупроводниковых лазеров]] происходит под действием сильного прямого [[постоянный ток|тока]] через [[p-n-переход]], а также пучком [[электрон]]ов. Существуют и другие методы накачки (газодинамические, заключающиеся в резком охлаждении предварительно нагретых [[газ]]ов; [[фотодиссоциация]], частный случай химической накачки и др.)<ref name="physical_dictionary" />.

[[Файл:Lasers pumping.jpg|thumb|left|275px|На рисунке: а — трёхуровневая и б — четырёхуровневая схемы накачки активной среды лазера]]

Классическая трёхуровневая система накачки рабочей среды используется, например, в рубиновом лазере. [[Рубин]] представляет собой [[кристалл]] [[корунд]]а Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, [[Легирование (полупроводники)|легированный]] небольшим количеством [[ион]]ов [[хром]]а Cr<sup>3+</sup>, которые и являются источником лазерного излучения. Из-за влияния [[электрическое поле|электрического поля]] [[кристаллическая решётка|кристаллической решётки]] корунда внешний энергетический уровень хрома {{math|''E''<sub>2</sub>}} расщеплён (см. [[эффект Штарка]]). Именно это делает возможным использование немонохроматического излучения в качестве накачки<ref name="small_encyclopaedia" />. При этом атом переходит из основного состояния с энергией {{math|''E''<sub>0</sub>}} в возбуждённое с энергией около {{math|''E''<sub>2</sub>}}. В этом состоянии атом может находиться сравнительно недолго (порядка {{nobr|10<sup>−8</sup> с}}), почти сразу происходит безызлучательный<!-- Не исправляйте это слово, оно написано правильно!--> переход на уровень {{math|''E''<sub>1</sub>}}, на котором атом может находиться значительно дольше (до {{nobr|10<sup>−3</sup> с}}), это так называемый [[метастабильное состояние|метастабильный уровень]]. Возникает возможность осуществления индуцированного излучения под воздействием других случайных фотонов. Как только атомов, находящихся в метастабильном состоянии, становится больше, чем в основном, начинается процесс генерации<ref name="physical_dictionary" /><ref>{{cite web|author=François Balembois et Sébastien Forget|url=http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_08.html|title=Laser : Fundamentals // Spectroscopic systems used to create a laser|publisher=Prn1.univ-lemans.fr|accessdate=2009-07-28|lang=en|deadlink=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080606183012/http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_08.html|archivedate=2008-06-06}}</ref>.

Создать инверсию населённостей атомов хрома Cr с помощью накачки непосредственно с уровня {{math|''E''<sub>0</sub>}} на уровень {{math|''E''<sub>1</sub>}} нельзя. Это связано с тем, что если поглощение и вынужденное излучение происходят между двумя уровнями, то оба эти процесса протекают с одинаковой скоростью. Поэтому в данном случае накачка может лишь уравнять населённости двух уровней, чего недостаточно для возникновения генерации<ref name="small_encyclopaedia" />.

В некоторых лазерах, например в неодимовом, генерация излучения в котором происходит на ионах [[неодим]]а Nd<sup>3+</sup>, используется четырёхуровневая схема накачки. Здесь между метастабильным {{math|''E''<sub>2</sub>}} и основным уровнем {{math|''E''<sub>0</sub>}} имеется промежуточный — рабочий уровень {{math|''E''<sub>1</sub>}}. Вынужденное излучение происходит при переходе атома между уровнями {{math|''E''<sub>2</sub>}} и {{math|''E''<sub>1</sub>}}. Преимущество этой схемы заключается в том, что в данном случае легко выполнить условие инверсной населенности, так как время жизни верхнего рабочего уровня ({{math|''E''<sub>2</sub>}}) на несколько порядков больше времени жизни нижнего уровня ({{math|''E''<sub>1</sub>}}). Это значительно снижает требования к источнику накачки<ref name="physical_dictionary" />. Кроме того, подобная схема позволяет создавать мощные лазеры, работающие в непрерывном режиме, что очень важно для некоторых применений<ref name="ruby_laser" />. Однако подобные лазеры обладают существенным недостатком в виде низкого квантового КПД, которое определяется как отношение энергии излученного фотона к энергии поглощенного фотона накачки (η<sub>квантовое</sub> = hν<sub>излучения</sub>/hν<sub>накачки</sub>)

=== Оптический резонатор ===
{{главная|Оптический резонатор}}
[[Файл:Oscillators spectrum.jpg|thumb|left|275px|В ширину [[спектральная линия|спектральной линии]], изображённой на рисунке зелёным цветом, укладывается три [[собственная частота колебаний|собственных частоты]] [[резонатор]]а. В этом случае генерируемое лазером излучение будет [[Нормальные волны|трехмодовым]]. Для фиолетовой линии излучение будет чисто [[монохроматическое излучение|монохроматическим]].]]
Зеркала лазера не только обеспечивают существование положительной обратной связи, но и работают как резонатор, поддерживая одни генерируемые лазером [[Нормальные волны|моды]], соответствующие [[стоячие волны|стоячим волнам]] данного резонатора<ref>{{книга
|автор         = [[Сивухин Д. В.]]
|заглавие      = Общий курс физики. Электричество
|место         = М.
|издательство  = [[Наука (издательство)|Наука]]
|год           = 1985
|том           = 3
|страницы      = 624—627
|страниц       = 713
}}</ref>, и подавляя другие<ref name="sivuhin_principles" />. Если на [[оптическая длина пути|оптической длине]] {{math|''L''}} резонатора укладывается целое число полуволн {{math|''n''}}:

: <math>2L = n \lambda,</math>

то такие волны, проходя по резонатору, не меняют своей фазы и вследствие [[Интерференция света|интерференции]] усиливают друг друга. Все остальные волны с близко расположенными частотами постепенно гасят друг друга. Таким образом, спектр [[собственная частота колебаний|собственных частот]] оптического резонатора определяется соотношением:

: <math>\nu_n = \frac{c}{2L} n,</math>

где {{math|''c''}} — [[скорость света в вакууме]]. Интервалы между соседними частотами резонатора одинаковы и равны

: <math>\Delta \nu_r = \frac{c}{2L}.</math>

Линии в [[эмиссионный спектр|спектре излучения]] в силу различных причин ([[доплеровское смещение|доплеровское уширение]], внешние [[электрическое поле|электрические]] и [[магнитное поле|магнитное]] поля, [[квантовая механика|квантовомеханическое]] эффекты и др.) всегда имеют конечную ширину <math>\Delta \nu_l.</math> Поэтому могут возникать ситуации, когда на ширину [[спектральная линия|спектральной линии]] (в лазерной технике применяется термин «полоса усиления») укладывается несколько собственных частот резонатора. В этом случае излучение лазера будет многомодовым<ref>{{cite web|author=François Balembois et Sébastien Forget|url=http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_11.html|title=Laser : Fundamentals // Operating conditions for the cavity|publisher=Prn1.univ-lemans.fr|accessdate=2009-07-31|lang=en|deadlink=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080606150126/http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/Contenu_11.html|archivedate=2008-06-06}}</ref>. Синхронизация этих мод позволяет добиться того, чтобы излучение представляло собой последовательность коротких и мощных импульсов. Если же <math>\Delta \nu_l < \Delta \nu_r,</math> то в излучении лазера будет присутствовать только одна частота, в данном случае резонансные свойства системы зеркал слабо выражены на фоне резонансных свойств спектральной линии<ref name="physical_encyclopaedia" />.

При более строгом расчёте необходимо учитывать, что усиливаются волны, распространяющиеся не только параллельно оптической оси резонатора, но и под малым углом <math>\varphi</math> к ней. Условие усиления тогда принимает вид<ref name="sivuhin_principles" />:

: <math>2L \cos \varphi = n \lambda.</math>

Это приводит к тому, что [[Интенсивность (физика)|интенсивность]] пучка лучей лазера различна в разных точках [[плоскость (математика)|плоскости]], перпендикулярной этому пучку. Здесь наблюдается система светлых пятен, разделённых тёмными узловыми линиями. Для устранения этих нежелательных эффектов используют различные [[диафрагма (оптика)|диафрагмы]], рассеивающие нити, а также применяют различные схемы оптических резонаторов<ref>{{ФЭ
| автор         = Быков В. П. 
| статья        = Оптический резонатор
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2643.html
| том           = 3|с=454—457
}}</ref>.

== Классификация лазеров ==
{{главная|Виды лазеров}}
* [[Твердотельный лазер|Твердотельные лазеры]] на [[люминесценция|люминесцирующих]] [[твёрдое тело|твёрдых средах]] ([[диэлектрик|диэлектрические]] [[кристалл]]ы и стёкла). В качестве [[активатор (люминесценция)|активаторов]] обычно используются [[ион]]ы [[редкоземельные металлы|редкоземельных элементов]] или ионы группы [[железо|железа]] Fe. Накачка оптическая и от [[лазерный диод|полупроводниковых лазеров]], осуществляется по трёх- или четырёхуровневой схеме. Современные твердотельные лазеры способны работать в импульсном, непрерывным и квазинепрерывном режимах<ref name="solid-state_laser" />.
* [[Лазерный диод|Полупроводниковые лазеры]]. Формально также являются твердотельными, но традиционно выделяются в отдельную группу, поскольку имеют иной механизм накачки (инжекция избыточных [[носители заряда|носителей заряда]] через [[p-n-переход]] или [[гетеропереход]], [[электрический пробой]] в сильном поле, бомбардировка быстрыми [[электрон]]ами), а квантовые переходы происходят между разрешёнными [[зонная теория|энергетическими зонами]], а не между дискретными [[энергетический уровень|уровнями энергии]]. Полупроводниковые лазеры — наиболее употребительный в быту вид лазеров<ref>{{ФЭ
| автор         = Елисеев П. Г.
| статья        = Полупроводниковый лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2979.html
| том           = 4|с=51—55
}}</ref>. Кроме этого, применяются в [[спектроскопия|спектроскопии]], в системах накачки других лазеров, а также в [[медицина|медицине]] (см. [[фотодинамическая терапия]]).
** [[Вертикально-излучающие лазеры]] (VCSEL) — «Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором» — разновидность диодного полупроводникового лазера, излучающего свет в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла, в отличие от обычных лазерных диодов, излучающих в плоскости, параллельной поверхности пластин.
* [[Лазеры на красителях]]. Тип лазеров, использующий в качестве активной среды [[раствор]] флюоресцирующих с образованием широких [[спектр]]ов [[органические красители|органических красителей]]. Лазерные переходы осуществляются между различными колебательными подуровнями первого возбуждённого и основного [[синглетное состояние|синглетных]] электронных состояний. Накачка оптическая, могут работать в непрерывном и импульсном режимах. Основной особенностью является возможность перестройки длины волны излучения в широком диапазоне. Применяются в спектроскопических исследованиях<ref>{{ФЭ
| автор         = Рубинов А. Н. 
| статья        = Лазеры на красителях
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1905.html
| том           = 2|с=564
}}</ref>.
* [[Газовый лазер|Газовые лазеры]] — лазеры, активной средой которых является смесь [[газ]]ов и [[пар]]ов. Отличаются высокой мощностью, монохроматичностью, а также узкой направленностью излучения. Работают в непрерывном и импульсном режимах. В зависимости от системы накачки газовые лазеры разделяют на газоразрядные лазеры, газовые лазеры с оптическим возбуждением и возбуждением заряженными частицами (например, [[лазер с ядерной накачкой|лазеры с ядерной накачкой]]<ref>{{ФЭ
| автор         = [[Яковленко, Сергей Иванович|Яковленко С. И.]]
| статья        = Лазер с ядерной накачкой
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1893.html
| том           = 2|с=552
}}</ref>, в начале 80-х проводились испытания систем противоракетной обороны на их основе<ref>{{статья
|заглавие=The history of the x-ray laser
|издание=Optics and Photonics News
|том=19
|номер=5
|издательство=Optical Society of America
|страницы=26—33
|язык=und
|автор=Hecht, Jeff
|месяц=5
|год=2008}}{{en icon}}</ref>, однако без особого успеха<ref>{{cite web
 |url         = http://www.nv.doe.gov/library/publications/historical/DOENV_209_REV15.pdf
 |title       = United States Nuclear Tests 1945-1992
 |format      = pdf
 |publisher   = United States Department of Energy
 |accessdate  = 2009-08-16
 |lang        = en
 |archiveurl  = https://www.webcitation.org/61AmMY7mJ?url=http://www.nv.doe.gov/library/publications/historical/DOENV_209_REV15.pdf
 |archivedate = 2011-08-24
 |deadlink    = yes
}}</ref>), [[газодинамический лазер|газодинамические]] и [[химический лазер|химические]] лазеры. По типу лазерных переходов различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электронных, колебательных и вращательных переходах молекул и [[эксимерный лазер|эксимерные лазеры]]<ref>{{ФЭ
| автор         = Петраш Г. Г. 
| статья        = Газовый лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0645.html
| том           = 1|с=381
}}</ref>.
** [[Газодинамический лазер|Газодинамические лазеры]] — газовые лазеры с тепловой накачкой, инверсия населённостей в которых создаётся между возбуждёнными колебательно-вращательными уровнями гетероядерных молекул путём [[адиабатическое расширение|адиабатического расширения]] движущейся с высокой [[скорость]]ю газовой смеси (чаще N<sub>2</sub>+CO<sub>2</sub>+He или N<sub>2</sub>+CO<sub>2</sub>+Н<sub>2</sub>О, рабочее вещество — [[углекислый газ|CO<sub>2</sub>]], см. [[Углекислотный лазер]])<ref>{{ФЭ
| автор         = Бирюков А. С. 
| статья        = Газодинамический лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0647.html
| том           = 1|с=381—382
}}</ref>.
** [[Эксимерный лазер|Эксимерные лазеры]] — разновидность газовых лазеров, работающих на энергетических переходах [[эксимер|эксимерных молекул]] ([[димер]]ах [[благородный газ|благородных газов]], а также их [[галогенид|моногалогенидов]]), способных существовать лишь некоторое время в возбуждённом состоянии. Накачка осуществляется пропусканием через газовую смесь пучка электронов, под действием которых атомы переходят в возбуждённое состояние с образованием эксимеров, фактически представляющих собой среду с [[инверсия населённостей|инверсией населённостей]]. Эксимерные лазеры отличаются высокими энергетическими характеристикам, малым разбросом длины волны генерации и возможности её плавной перестройки в широком диапазоне<ref>{{ФЭ
| автор         = А. В. Елецкий
| статья        = Эксимерный лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4625.html
| том           = 5|с=500—501
}}</ref>.
** [[Химический лазер|Химические лазеры]] — разновидность лазеров, источником энергии для которых служат [[химическая реакция|химические реакции]] между компонентами рабочей среды (смеси газов). Лазерные переходы происходят между возбуждёнными колебательно-вращательными и основными уровнями составных молекул продуктов реакции. Для осуществления химических реакций в среде необходимо постоянное присутствие [[свободные радикалы|свободных радикалов]], для чего используются различные способы воздействия на молекулы для их диссоциации. Отличаются широким спектром генерации в ближней [[инфракрасный диапазон|ИК-области]], большой мощностью непрерывного и импульсного излучения<ref>{{ФЭ
| автор         = Елецкий А. В. 
| статья        = Химический лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4470.html
| том           = 5|с=411—412
}}</ref>.
* [[Лазер на свободных электронах|Лазеры на свободных электронах]] — лазеры, активной средой которых является поток свободных [[электрон]]ов, колеблющихся во внешнем [[электромагнитное поле|электромагнитном поле]] (за счёт чего осуществляется излучение) и распространяющихся с [[теория относительности|релятивистской]] скоростью в направлении излучения. Основной особенностью является возможность плавной широкодиапазонной перестройки частоты генерации. Различают [[убитрон]]ы и [[скаттрон]]ы, накачка первых осуществляется в пространственно-периодическом статическом поле [[ондулятор]]а, вторых — мощным полем электромагнитной волны. Существуют также лазеры на циклотронном резонансе и [[строфотрон]]ы, основанные на тормозном излучении электронов, а также [[флиматрон]]ы, использующие эффект [[излучение Вавилова — Черенкова|черенковского]] и [[переходное излучение|переходного излучений]]. Поскольку каждый электрон излучает до 10<sup>8</sup> фотонов, лазеры на свободных электронах являются, по сути, классическими приборами и описываются законами [[классическая электродинамика|классической электродинамики]]<ref>{{ФЭ
| автор         = Братман В. Л., Гинзбург Н. С. 
| статья        = Лазеры на свободных электронах
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1906.html
| том           = 2|с=564—566
}}</ref>.
* [[Квантовый каскадный лазер|Квантовые каскадные лазеры]] — полупроводниковые лазеры, которые излучают в среднем и дальнем [[инфракрасный диапазон|инфракрасном диапазоне]]<ref>{{статья
|заглавие=Quantum Cascade Laser
|издание=Science
|том=264
|номер=5158
|страницы=553—556
|doi=10.1126/science.264.5158.553
|ссылка=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/264/5158/553
|accessdate=2007-02-18
|pmid=17732739
|язык=en
|автор=Faist J. et al.
|месяц=4
|год=1994
|archivedate=2009-11-17
|archiveurl=https://web.archive.org/web/20091117191709/http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/264/5158/553
}}{{en icon}}</ref>. В отличие от обычных полупроводниковых лазеров, которые излучают посредством вынужденных переходов между разрешёнными [[электрон]]ными и [[дырка (квазичастица)|дырочными]] уровнями, разделёнными [[запрещенная зона|запрещенной зоной]] [[полупроводник]]а, излучение квантовых каскадных лазеров возникает при переходе электронов между слоями [[гетероструктура|гетероструктуры]] полупроводника и состоит из двух типов лучей, причём вторичный луч обладает весьма необычными свойствами и не требует больших затрат энергии<ref>{{статья
|заглавие=Possibility of amplification of electromagnetic waves in a semiconductor with a superlattice
|издание=Fizika i Tekhnika Poluprovodnikov
|том=5
|номер=4
|страницы=797—800
|язык=en
|тип=journal
|автор=Kazarinov R. F., Suris R.A.
|месяц=4
|год=1971}}{{en icon}}</ref>.

* [[Волоконный лазер]] — лазер, [[резонатор]] которого построен на базе [[Оптическое волокно|оптического волокна]], внутри которого полностью или частично генерируется излучение. При полностью волоконной реализации такой лазер называется цельноволоконным, при комбинированном использовании волоконных и других элементов в конструкции лазера он называется волоконно-дискретным или гибридным.
* Другие виды лазеров, развитие принципов которых на данный момент является приоритетной задачей исследований ([[рентгеновский лазер|рентгеновские лазеры]]<ref>{{ФЭ
| автор         = Андреев А. В. 
| статья        = Рентгеновский лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3418.html
| том           = 4|с=365—366
}}</ref>, [[гамма-лазер]]ы<ref>{{ФЭ
| автор         = Андреев А. В. 
| статья        = Гамма-лазер
| ссылка        = http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0676.html
| том           = 1|с=411—412
}}</ref> и др.).

== Применение лазеров ==
{{главная|Применение лазеров}}
[[Файл:Classical spectacular laser effects.jpg|thumb|250px|Лазерное сопровождение музыкальных представлений ([[лазерное шоу]])]]
С момента своего изобретения лазеры зарекомендовали себя как «готовые решения ещё неизвестных проблем»<ref>{{книга
 |автор        = Townes C. H.
 |часть        = The first laser
 |заглавие     = A Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World
 |ссылка       = http://www.press.uchicago.edu/Misc/Chicago/284158_townes.html
 |издательство = University of Chicago Press
 |год          = 2003
 |страницы     = 107—112
 |isbn         = 0-226-28413-1
 |archivedate  = 2004-04-04
 |archiveurl   = https://web.archive.org/web/20040404035245/http://www.press.uchicago.edu/Misc/Chicago/284158_townes.html
}}{{en icon}}</ref>. В силу уникальных свойств излучения лазеров, они широко применяются во многих отраслях науки и техники, а также в быту (проигрыватели [[компакт-диск]]ов, [[лазерный принтер|лазерные принтеры]], считыватели [[штрихкод]]ов, [[лазерная указка|лазерные указки]] и пр.). Легко достижимая высокая плотность энергии излучения позволяет производить локальную термическую обработку и связанную с ней механическую обработку ([[лазерная резка|резку]], [[сварка|сварку]], [[пайка|пайку]], [[гравировка|гравировку]]). Точный контроль зоны нагрева позволяет сваривать материалы, которые невозможно сварить обычными способами (к примеру, [[керамика|керамику]] и [[металл]]). Луч лазера может быть сфокусирован в точку диаметром порядка [[микрон]]а, что позволяет использовать его в [[микроэлектроника|микроэлектронике]] для прецизионной механической обработки материалов (резка полупроводниковых кристаллов, сверление особо тонких отверстий в [[печатная плата|печатных платах]])<ref>{{cite web
 |url          = http://www.laser-reserv.ru/ltech/rezka_proshivka_ot/
 |title        = Лазерная резка и прошивка отверстий
 |publisher    = Laser-reserv.ru
 |accessdate   = 2009-08-06
 |deadlink     = no
 |archive-date = 2011-08-24
 |archive-url  = https://www.webcitation.org/61AmN3krm?url=http://www.laser-reserv.ru/ltech/rezka_proshivka_ot/
}}</ref>. Широкое применение получила также лазерная [[маркировка]] и [[Лазерная графика|художественная гравировка]] изделий из различных материалов<ref>{{cite web
 |author        = Найдёнов А.
 |date = 2008-01-24
 |url           = http://www.i-laser.ru/content/view/158/1/
 |title         = А что ещё можно сделать из натурального дерева с помощью лазера?
 |publisher     = I-laser.ru
 |accessdate    = 2009-08-07
 |archiveurl    = https://www.webcitation.org/64vYoYcKk?url=http://www.i-laser.ru/content/view/158/1/
 |archivedate   = 2012-01-24
 |deadlink      = yes
}}</ref> (в том числе объёмная гравировка прозрачных материалов). Лазеры используются для получения поверхностных покрытий материалов (лазерное [[Легирование (полупроводники)|легирование]], лазерная [[наплавка]], [[вакуумно-лазерное напыление]]) с целью повышения их [[износостойкость|износостойкости]]. При лазерной обработке материалов на них не оказывается [[механика|механическое]] воздействие, зона нагрева мала, поэтому возникают лишь незначительные термические [[деформация|деформации]]. Кроме того, весь технологический процесс может быть полностью автоматизирован. Лазерная обработка потому характеризуется высокой точностью и производительностью.
[[Файл:Laser from printer.jpg|thumb|250px|[[Полупроводниковый лазер]], применяемый в узле генерации изображения [[принтер]]а Hewlett-Packard]]

Лазеры применяются в [[голография|голографии]] для создания самих голограмм и получения голографического объёмного изображения. Некоторые лазеры, например, [[лазеры на красителях]], способны генерировать [[монохроматическое излучение|монохроматический свет]] практически любой длины волны, при этом импульсы излучения могут достигать {{nobr|10<sup>−16</sup> с}}, и, следовательно, огромных [[мощность|мощностей]] (так называемые [[гигантские импульсы]]). Эти свойства используются в [[спектроскопия|спектроскопии]], а также при изучении [[нелинейная оптика|нелинейных оптических эффектов]]. С использованием лазера удалось измерить расстояние до Луны с точностью до нескольких сантиметров. [[Лазерная локация]] космических объектов уточнила значения ряда фундаментальных астрономических постоянных и способствовала уточнению параметров [[космическая навигация|космической навигации]], расширила представления о строении [[атмосфера|атмосферы]] и поверхности планет [[Солнечная система|Солнечной системы]]<ref name="physical_dictionary" />. В астрономических [[телескоп]]ах, снабжённых [[адаптивная оптика|адаптивной оптической системой]] коррекции атмосферных искажений, лазер применяют для создания искусственных опорных звезд в верхних слоях атмосферы.

Применение лазеров в метрологии и измерительной технике не ограничивается измерением расстояний. Лазеры находят здесь разнообразнейшее применение: для измерения времени, давления, температуры, скорости потоков жидкостей и газов, угловой скорости ([[лазерный гироскоп]]), концентрации веществ, оптической плотности, разнообразных оптических параметров и характеристик, в виброметрии и др.

Сверхкороткие импульсы лазерного излучения используются в [[фотохимия|лазерной химии]] для запуска и анализа [[химическая реакция|химических реакций]]. Здесь лазерное излучение позволяет обеспечить точную локализацию, дозированность, абсолютную стерильность и высокую скорость ввода энергии в систему<ref>{{ФЭ
| автор         = Карлов Н. В. 
| статья        = Лазерная химия
| том           = 2
| страницы      = 340—341
}}</ref>. В настоящее время разрабатываются различные системы лазерного охлаждения<ref>{{cite web
 |url         = http://www.isan.troitsk.ru/win/LLS/lctna.htm
 |title       = Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов
 |publisher   = Институт спектроскопии РАН
 |accessdate  = 2009-08-06
 |deadlink    = yes
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20111203044908/http://www.isan.troitsk.ru/win/LLS/lctna.htm
 |archivedate = 2011-12-03
}}</ref>, рассматриваются возможности осуществления с помощью лазеров [[управляемый термоядерный синтез|управляемого термоядерного синтеза]]. Лазеры используются и в военных целях, например, в качестве средств наведения и [[лазерный целеуказатель|прицеливания]]. Рассматриваются варианты создания на основе мощных лазеров боевых систем защиты воздушного, морского и наземного базирования<ref>{{cite web
 |author        = Саков В.
 |date = 2009-03-21
 |url           = http://www.3dnews.ru/news/boevoi_100_kvt_lazer_northrop_grumman_pochti_portativnii/
 |title         = Боевой 100-кВт лазер Northrop Grumman. Почти портативный
 |publisher     = 3dnews.ru
 |accessdate    = 2009-08-07
 |archive-date  = 2009-07-07
 |archive-url   = https://web.archive.org/web/20090707155530/http://www.3dnews.ru/news/boevoi_100_kvt_lazer_northrop_grumman_pochti_portativnii/
 |deadlink      = no
}}</ref><ref>{{статья
| автор         = Pae, Peter
| заглавие      = Northrop Advance Brings Era Of The Laser Gun Closer
| язык          = en
| издание       = [[Los Angeles Times]]
| год           = 2009-03-19
| страницы      = B2
}}</ref>.

[[Файл:S&W .357 Magnum With Laser Sight.jpg|thumb|250px|[[Револьвер]], оснащённый [[лазерный целеуказатель|лазерным целеуказателем]]]]

В медицине лазеры применяются как [[Лазерный скальпель|бескровные скальпели]], используются при лечении [[офтальмология|офтальмологических]] заболеваний ([[катаракта]], [[отслоение сетчатки]], [[лазерная коррекция зрения]] и др.). Широкое применение получили также в [[косметология|косметологии]] (лазерная [[эпиляция]], лечение сосудистых и пигментных дефектов кожи, лазерный [[пилинг]], удаление [[татуировка|татуировок]] и [[акне|пигментных пятен]])<ref>{{cite web
 |url          = http://www.medlaser.ru/applic.htm
 |title        = Лазеры для хирургии и косметологии
 |publisher    = Medlaser.ru
 |accessdate   = 2009-08-07
 |deadlink     = no
 |archive-date = 2011-08-24
 |archive-url  = https://www.webcitation.org/61AmOHxMk?url=http://www.medlaser.ru/applic.htm
}}</ref>.

С помощью лазерного оборудования становится возможным вырубка просек в лесах для установки [[Линия электропередачи|линий электропередач]]<ref>{{Cite web|url=https://naked-science.ru/article/column/lazederevya-pod-lep|title=Лазерный комплекс «Росатома» расчистил деревья под ЛЭП|lang=ru|last=Росатом|website=Naked Science|date=2024-04-03|access-date=2024-04-10|archive-date=2024-04-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20240404055427/https://naked-science.ru/article/column/lazederevya-pod-lep|url-status=live}}</ref>.

Для изучения взаимодействия лазерного излучения с веществом и получения управляемого термоядерного синтеза строят [[Список самых мощных лазерных установок|большие лазерные комплексы]], мощность которых может превосходить {{nobr|1 ПВт}}.

==== Лазерная связь ====
В настоящее время бурно развивается так называемая ''лазерная связь''<!--?устоявшийся и широкораспространнённый термин?-->. Известно, что чем выше [[несущая частота]] [[канал связи|канала связи]], тем больше его [[пропускная способность]]<ref name="krugosvet" />. Поэтому [[радиосвязь]] стремится переходить на всё более короткие длины волн. Длина [[видимый свет|световой волны]] в среднем на шесть порядков меньше длины волны [[радиодиапазон]]а, поэтому посредством лазерного излучения возможна передача гораздо большего объёма информации. Лазерная связь осуществляется как по открытым, так и по закрытым световодным структурам, например, по [[оптоволоконный кабель|оптическому волокну]], где свет за счёт явления [[полное внутреннее отражение|полного внутреннего отражения]] может распространяться на большие расстояния, практически не ослабевая<ref>{{статья
| автор         = Иевский А. В., Стельмах М. Ф.
| заглавие      = Оптическая связь
| ссылка        = 
| автор издания = Под ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохорова]]
| издание       = [[Большая советская энциклопедия]]
| место         = М.
| издательство  = [[Советская энциклопедия]]
| год           = 1977
}}</ref>.

== Безопасность лазеров ==
{{главная|Безопасность лазеров}}
Любой, даже маломощный лазер, представляет опасность для зрения человека. Лазер часто применяется в быту, на концертах, музыкальных мероприятиях. Зафиксировано множество случаев получения [[Ожог глаза|ожогов сетчатки]] глаза<ref>{{Cite web |url=http://msk.kp.ru/daily/24128.5/349669/ |title=Ослепительное шоу: зрители потеряли зрение на концерте |access-date=2014-09-19 |archive-date=2015-09-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150929092632/http://www.msk.kp.ru/daily/24128.5/349669/ |deadlink=no }}</ref>, что приводило к временной или полной слепоте.

== См. также ==
* [[Мазер]]

== Литература ==
* {{книга
 |автор               = Тарасов Л. В.
 |заглавие         = Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения
 |ссылка             = http://www.krelib.com/nauchnye_trudy/4528
 |место               = М.
 |издательство = Радио и связь
 |год                   = 1981
 |страниц           = 440
}} {{Wayback|url=http://www.krelib.com/nauchnye_trudy/4528 |date=20071017113249 }}
* {{книга
 |автор               = Кондиленко И. И., Коротков П. А., Хижняк А. И.
 |заглавие         = Физика лазеров
 |ссылка             = http://www.yugzone.ru/x/kondilenko-i-i-i-dr-fizika-lazerov/
 |год                   = 1984
 |издательство = Вища школа
 |место               = Киев
 |страниц           = 232
}}{{Недоступная ссылка|date=2018-10|bot=InternetArchiveBot }}
* {{книга
| автор         = Звелто О.
| заглавие      = Принципы лазеров
| ссылка        = http://www.tnu.in.ua/study/books.php?do=file&id=2512
| год           = 1990
| издательство  = Мир
| место         = М.
| страниц       = 559
| isbn          = 5-03-001053-X
}}
* {{книга
| автор         = Бруннер В.
| заглавие      = Справочник по лазерной технике: Пер. с нем
| ссылка        =
| год           = 1991
| издательство  = Энергоатомиздат
| место         = М.
| страниц       = 544
| isbn          = 5-283-02480-6
}}
* {{книга
| заглавие      = Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия.
| ответственный = Под ред. М. Е. Жаботинского
| место         = М.
| издательство  = «[[Советская энциклопедия]]»
| год           = 1969
| страниц       = 500
}}
* {{книга
 |автор               = Тарасов Л. В.
 |заглавие         = Лазеры. Действительность и надежды
 |ссылка             = http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant42.htm
 |место               = М.
 |издательство = [[Наука (издательство)|Наука]]
 |год                   = 1985
 |том                   = 42
 |страниц           = 176
 |серия               = Библиотечка «Квант»
}} {{Wayback|url=http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant42.htm |date=20100225071354 }}
* {{книга
|автор          = [[Вагнер, Саул Давидович|Вагнер С. Д.]]
|заглавие       = Оптические квантовые генераторы: Учебное пособие к спецкурсу
|ссылка         = 
|место          = Петрозаводск
|издательство   = 
|год            = 1991
|том            = 
|страниц        = 
|серия          = 
}}
* {{книга
| автор         = William T. Silfvast.
| заглавие      = Laser Fundamentals 
| ссылка       = https://archive.org/details/laserfundamental0000silf
| год           = 1996
| издательство  = Cambridge University Press
| место         = New York
| isbn          = 0-521-55617-1
}}{{en icon}}
* {{статья
| заглавие      = К 50-летию создания лазеров
| ссылка        = http://ufn.ru/ru/articles/2011/1/
| язык          = ru
| издание       = [[УФН]]
| год           = 2011
| том           = 181
}}
* ''Кёбнер Г.'' Промышленное применение лазеров. — М., [[Машиностроение (издательство)|Машиностроение]], 1988. — ISBN 5-217-00266-2. — Тираж 19700 экз. — 280 с.

=== Дополнительная литература ===
* ''Мэйтлэнд, А., Данн, М.'' Введение в физику лазеров. — М., [[Мир (издательство)|Мир]], 1978. — 408 с.
* А. Н. Мансуров. Лазеры и их применение в преподавании физики: книга для учителя - М., "Просвещение", 1984.

== Ссылки ==
{{Навигация
|Тема         = Лазер
|Портал       = Физика
|Викисловарь  = лазер
|Викиучебник  = 
|Викицитатник = 
|Викитека     = 
|Викивиды     = 
|Метавики     = 
|Проект       = 
}}
* [http://ufn.ru/ru/pacs/42.55.-f/ Список статей], опубликованных в [[УФН]] по теме «Лазеры» ([[PACS (классификация)|PACS]]: 42.55.-f Lasers)
* [http://www.popmech.ru/article/381-kvantovyiy-svetoch/ Квантовый светоч: история одного из самых важных изобретений XX века — лазера] // [[Популярная механика]]
* [http://www.laser-portal.ru laser-portal.ru — Лазерный портал]
* [http://www.nsu.ru/srd/lls/russian/lls-teach.htm Образовательные материалы] [[НГУ]] по лазерам и фотонике
* [http://laserfaq.ru/ Sam’s Laser FAQ: Практическое руководство по лазерам для экспериментаторов и любителей] (частичный русский перевод)
* П. В. Зарубин (профессор, к.ф.-м.н.), С. Д. Польских (д. т. н.). [http://www.physics-online.ru/PaperLogos/6337/%C2%FB%F1%EE%EA%EE%FD%ED%E5%F0%E3%E5%F2%E8%F7%E5%F1%EA%E8%E5%20%EB%E0%E7%E5%F0%FB.pdf Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР]{{Недоступная ссылка|date=2018-10|bot=InternetArchiveBot }}
* [http://elementy.ru/news/431618 Лазер на основе биологической клетки] // [[Элементы.ру]]
* [https://forum.fonarevka.ru/forumdisplay.php?f=746 Лазеры: консультации экспертов, разработки, практическое применение] на forum.fonarevka.ru
* [http://www.repairfaq.org/sam/lasersam.htm Sam’s Laser FAQ: A Practical Guide to Lasers for Experimenters and Hobbyists]{{en icon}}
* [https://web.archive.org/web/20090418025117/http://prn1.univ-lemans.fr/prn1/siteheberge/optique/M1G1_FBalembois_ang/co/M1G1_anglais_web.html Sources. Laser: Fundamentals (François BALEMBOIS — et Sébastien FORGET)]{{en icon}}

=== н/п фильмы ===
* художественный фильм [www.kino-teatr.ru/kino/movie/sov/12901/annot/ «Синее небо»] (режиссёр: Марк Толмачев, сценарист: Игорь Неверов, оператор: Фёдор Сильченко, [[Одесская киностудия]], [[1971 год в кино|1971 год]]) — о начале лазерной эры в медицине, а именно в [[Офтальмология|офтальмологии]]. Действие картины происходит в стенах научного [[Институт глазных болезней и тканевой терапии им. академика В. П. Филатова|Института глазных болезней им. В. П. Филатова АМН Украины]]. Прообразом главного героя, врача Андрея Тарана, послужил [[Линник Леонид Андреевич|проф. Л. А. Линник]], который впервые в мире в 1963 году применил лазерное излучение для коагуляции сетчатки.
* научно-популярный фильм «Конструкторы лучей» (режиссёр — А. Слободской, оператор [[Петров, Виктор Афанасьевич|В. Петров]], «[[Леннаучфильм]]», [[1985 год в кино|1985 год]]). Фильм посвящён исследованиям в области лазеров [[Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН|Института общей физики АН СССР]] во главе с академиком [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоровым]].
* Документальный фильм [http://video.yandex.ru/search.xml?text=%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B0#search?text=%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B0&filmId=84216853-00 «Тайны забытых побед. Повелители луча»] (режиссёр Алексей Вахрушев, текст читает Василий Лановой. ЗАО «Интеллект»)

== Примечания ==
{{примечания|2}}

{{ВС}}
{{Хорошая статья|Физика}}

{{спам-ссылки|1=
* http://www.kino-teatr.ru/kino/movie/sov/12901/annot/
}}

[[Категория:Лазеры| ]]
[[Категория:Лазерная физика]]
[[Категория:Электромагнетизм]]
[[Категория:Электромагнитное излучение]]
[[Категория:Физические приборы]]
[[Категория:Источники света]]
[[Категория:Квантовая оптика]]
[[Категория:Квантовая электроника]]
[[Категория:Оборудование для физических экспериментов]]
[[Категория:Изобретения СССР]]