Lasery

Lasery
1 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Lasery
Wstęp o laserach
LASER - [ang. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation], urządzenie generujące lub
wzmacniające spójne promieniowanie elektromagnetyczne. W zakresie widmowym zawartym między
daleką podczerwienią a nadfioletem; zasada działania lasera jest oparta na wymuszonej emisji
promieniowania elektromagnetycznego. Zachodzącej w układach atomów, jonów lub cząsteczek
doprowadzonych przez tzw. pompowanie opt. (wzbudzanie) do stanu inwersji obsadzeń odpowiednich
poziomów energ.; Stan inwersji — to stan, w którym na górnym poziomie przejścia laserowego jest
znacznie więcej centrów aktywnych niż na poziomie dolnym; energia układu pochodzi z energii pompującej
układ (promieniowanie wzbudzające, energia wyładowania elektr., energia elektronów wiązki
wzbudzającej, energia chem. i in.). Głównymi elementami lasera są: ośr. czynny (osnowa z zawartymi
w niej atomami lub jonami laserującymi), źródło pompujące oraz rezonator opt. (w generatorze); rezonator
umożliwia wytworzenie promieniowania monochromatycznego w postaci wiązki o niewielkiej średnicy
i rozbieżności (od ok. 1 s do kilkunastu minut kątowych); promieniowanie to charakteryzuje się spójnością
przestrzenną i czasową oraz dużym natężeniem; długość fali promieniowania zależy od właściwości
rezonatora i ośr. czynnego; moc promieniowania wynosi: przy generacji ciągłej — od kilku miliwatów do
setek kilowatów, przy generacji impulsowej — od kilku watów do kilku terawatów. Lasery klasyfikuje się
zwykle wg rodzajów osnowy. W laserze na ciele stałym w postaci kryształu dielektrycznego. lub szkła
opt. centrami czynnymi są zwykle jony pierwiastków z grupy lantanowców lub żelazowców; ośr. czynny
ma kształt walca długości od kilku do kilkudziesięciu cm i średnicy od kilku do kilkudziesięciu mm; do
najczęściej stosowanych należą: laser rubinowy i neodymowy, tytanowy. Lasery gazowe — należą do
nich: laser helowo-neonowy, laser argonowy, laser molekularny. Lasery cieczowe (w tym barwnikowe) —
pozwalają na ciągłą zmianę długości fali w zakresie widzialnym, w podczerwieni i nadfiolecie. Lasery
półprzewodnikowe — charakteryzują się małymi rozmiarami i dużą sprawnością. Lasery znalazły
zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki: a) w technologii materiałów (precyzyjne cięcie,
spawanie i wiercenie trudno topliwych materiałów, dynamiczne wyważanie, zautomatyzowane cięcie
papieru, tkanin, tworzyw sztucznych itp.); b) do precyzyjnych pomiarów długości, odległości, pułapu
chmur, stopnia zanieczyszczeń atmosfery, szybkości przepływu, prędkości ruchu obrotowego (→ giroskop
optyczny) itp.; c) do sterowania pracą maszyn roboczych, wytyczania torów wodnych w portach,
chodników w kopalniach, do precyzyjnego pozycjonowania złożonych konstrukcji; d) w medycynie
i biologii (mikrochirurgiczne zabiegi okulistyczne, bezkrwawe zabiegi chirurgiczne, oczyszczanie zębów
z próchnicy, usuwanie naczyniaków, zabiegi kosmetyczne); e) do zapisywania i odtwarzania dźwięków
i obrazów (→ gramofon cyfrowy, magnetowid); f) w technice wojsk. (pomiar odległości, sterowanie
bombami i pociskami, oświetlanie, specjalne metody rozpoznania i fotografowania; g) w → holografii; h)
w technologii chem.; i) w telekomunikacji opt. (łącze laserowe, telekomunikacja światłowodowa). Użycie
laserów zrewolucjonizowało spektroskopię atom. i cząsteczkową i powiększyło m.in. dokładność
pomiarów stałych atom., a przez to i uniwersalnych stałych fizycznych. Do badania ultraszybkich procesów
i reakcji chem. W układach molekularnych i w fizyce ciała stałego służą impulsy światła o czasie trwania
rzędu pikosekund, otrzymywane w układach laserowych tzw. metodą synchronizacji modów. Impulsy takie
po zogniskowaniu mają gęstość mocy do 1016 W/cm2; trwają prace nad impulsami jeszcze krótszymi
femtosekundowymi (rzędu 10–15 s), które otrzymuje się przez skracanie impulsów pikosekundowych.
Lasery przyczyniły się do odkrycia i zbadania wielu zjawisk (m.in. bistabilności opt., wymuszonej
przezroczystości ośrodka, generacji harmonicznych światła, wymuszonego rozpraszania światła), a także
spowodowały rozwój nowych dziedzin nauki, takich jak elektronika kwantowa, optyka nieliniowa,
holografia, optoelektronika i in. Rozwój techniki laserowej zmierza m.in. w kierunku: uzyskania większych
mocy i energii promieniowania, zwiększenia sprawności i niezawodności działania, uzyskania
promieniowania spójnego w zakresie rentgenowskim i γ, zastosowania w trójwymiarowym filmie i telewizji
oraz do realizowania kontrolowanej syntezy termojądrowej. Duże nadzieje wiąże się z laserami
2010-01-27 16:24
Lasery
2 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
elektronowymi, w których spójne promieniowanie o dużej mocy wysyła hamowana w polu magnetycznym
wiązka elektronów przyspieszonych do prędkości relatywistycznych (bliskich prędkości światła).
Skonstruowanie laseru poprzedziły badania emisji wymuszonej w zakresie mikrofalowym (→ maser).
Zasada pracy lasera została oprac. 1958 przez A.L. Schawlowa i Ch.H. Townesa, a pierwszy laser
(rubinowy) został zbud. 1960 przez T.H. Maimana.
Zasada działania lasera
Laser wytwarza wąską wiązkę jasnego światła, która jest znacznie węższa niż w wypadku zwykłej lampy i ma wiele
odmiennych cech.
Przede wszystkim światło ma jedną długość fali; jest to po prosu jedna czysta barwa. Prócz tego fale świetlne biegną
dokładnie w tym samym czasie. Naukowcy mówią, że światło lasera jest spójne (koherentne). Zwykłe światło
natomiast nie jest spójne. Stanowi ono mieszankę barw, odpowiadającą nie uporządkowanemu zespołowi fal o
różnych długościach.
JAK DZIAŁA LASER
Niektóre lasery zawierają kryształy, inne zaś mają wewnątrz rurkę z gazem lub cieczą. Wyładowanie elektryczne lub
błysk jaskrawego światła wymusza emisję, dostarczając atomom w laserowym ośrodku aktywnym dodatkowej
energii. Atomy tracą tę energię, emitując światło. Następuje to stopniowo; początkowo w akcji laserowej bierze
udział niewielka liczba atomów, potem akcja się wzmaga i włącza się do niej coraz więcej atomów, emitując światło
dokładnie o tej samej długości fali. Pomagają w tym lustra umieszczone na obu końcach lasera, wielokrotnie
odbijające wiązkę światła. Jedno z luster jest półprzepuszczalne, co pozwala na wydostanie się wiązki na zewnątrz w
postaci ciągłej lub w formie impulsów, w zależności od rodzaju lasera. Barwa światła laserowego ściśle zależy od
rodzaju ośrodka aktywnego. Na tej zasadzie można otrzymywać światło w zakresie od ultrafioletu do podczerwieni.
ZASTOSOWANIE LASERÓW
W kasach supermarketów wykorzystuje się lasery do odczytywania kodów paskowych ( wzoru składającego się z
czarnych i białych linii) na sprzedawanych artykułach. Kreski odbijają wiązkę światła laserowego w postaci
impulsów, zamienianych na sygnały elektryczne. Na podobnej zasadzie działają odtwarzacze laserowe.
Coraz powszechniej stosuje się lasery w medycynie, na przykład do wypalania komórek rakowych czy przyklejania
siatkówki oka.
Lasery wojskowe naprowadzają pociski na cel, a w fabrykach używa się laserów o dużej mocy do przycinania metali
szkła a nawet materiałów na ubrania. Spójne światło laserowe służy także do wytwarzania hologramów.
CIEKAWOSTKI:
Niebezpieczeństwo:
Nigdy nie patrz bezpośrednio na wiązkę laserową. Może ona uszkodzić oczy, a nawet spowodować ślepotę
Początkowo lasery nazywano „maserami optycznymi”. Maser jest urządzeniem, którego wynalezienie bezpośrednio
poprzedziło skonstruowanie lasera. Jego nazwa pochodzi od Microwave Amplification by Stimulated Emission of
Radiation(wzmacnianie mikrofal za pomocą wymuszonej emisji promieniowania).
Tezę, że lasery mogłyby działać wysunął już w 1917 r. Albert Einstein, ale dopiero w 1960 r. Pierwszy działający
laser wykonał Theodore Maiman.
Moc lasera
Niska: jedna milionowa wata
Wysoka: 1 mld watów (100 watów to przeciętna moc zwykłej żarówki elektrycznej).
Najmniejszy laser: Wielkość kryształu soli.
Największy laser: Wielkość dużego budynku, Zasięg do Księżyca
Wiązki laserowe odbite od specjalnego lustra, ustawionego na Księżycu przez kosmonautów w 1969 r. Mierzą
dokładną odległość między Księżycem a Ziemią.
2010-01-27 16:24
Lasery
3 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Rodzaje laserów
Użytkownicy laserów muszą je bardzo starannie dobierać do swoich potrzeb, ponieważ każdy emituje
światło o jednej tylko szczególnej długości fali i określonym zakresie mocy, przystosowanym do danego
zadania. Chociaż istnieją setki różnych laserów, to nie ma lasera uniwersalnego.
Spójne światło lasera jest nie tylko widowiskowe, ale i bardzo użyteczne, ponieważ można nim
bardzo dokładnie sterować. Naukowcy i inżynierowie znaleźli wiele sposobów wykorzystywania
specyficznych właściwości światła lasera.
Dzięki swoim właściwościom promieniowanie laserowe nadaje się idealnie do przesyłanie sygnałów
światłowodami. Sygnałami tymi mogą być rozmowy telefoniczne, a także inne dane i informacje, którym
nadaje się formę krótkich impulsów świetlnych. Silna, nie rozszerzająca się wiązka światła laserowego jest
doskonałym narzędziem do wyznaczania prostych linii na duże odległości oraz do bardzo dokładnego
pomiaru odległości. Spójny strumień światła lasera nadaje się także do tworzenia hologramów - obrazów
trójwymiarowo odwzorowujących oryginał i dających się oglądać z różnych stron.
Łatwość szybkiego włączania i wyłączania lasera pozwala na kierowanie dużych i precyzyjnie
odmierzonych "porcji" energii na bardzo małe powierzchnie. Dzięki tym właściwościom lasery są
doskonałymi narzędziami do cięcia, wiercenia i spawania. Za pomocą luster odbijających światło lasera
moc wiązki laserowej może być kierowana do miejsc trudno dostępnych. Od czasu wynalezienia w roku
1960, lasery umożliwiły rozwiązanie tysięcy różnych problemów w nauce, przemyśle i w naszym
codziennym życiu.
W przemyśle i w medycynie szerokie zastosowanie znalazły lasery gazowe. Przez wiele lat był to
najbardziej rozpowszechniony typ lasera. Laser z dwutlenkiem węgla jest ważnym narzędziem
przemysłowym do cięcia, spawania i do obróbki powierzchni. Ten typ lasera jest także używany przez
chirurgów do operacji.
Specjalny rodzaj lasera, laser ekscymerowy, emituje impulsy o bardzo dużej mocy i czasie trwania
kilku nanosekund. Lasery ekscymerowe emitują światło ultrafioletowe, niewidoczne dla ludzkiego oka. Są
one bardzo ważnymi narzędziami do produkcji niezmiernie małych obiektów, jak mikroukłady
półprzewodnikowe.
Laserów półprzewodnikowych, w których jako ośrodek laserujący stosuje się nie przewodzące
prądu elektrycznego ciała stałe, używa się na różne sposoby w przemyśle do obróbki materiałów.
Przykładem lasera z ciała stałego jest laser rubinowy. Wiązkę jego światła można wprowadzić do
światłowodu, umożliwiając doprowadzenie mocy do miejsc w inny sposób niedostępny.
2010-01-27 16:24
Lasery
4 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Lasery półprzewodnikowe różnią się od innych laserów. Nie mając rur wypełnionych ośrodkiem
laserującym, składają się z cieniutkich płytek kryształów, emitujących światło, gdy zostaną złożone razem.
Lasery półprzewodnikowe są często używane w czytnikach kodów paskowych przy kasach w
supermarketach i w odtwarzaczach płyt kompaktowych.
Lasery barwnikowe, w przeciwieństwie do większości rodzajów laserów, są zdolne do emisji
światła o kilku różnych długościach fali. W danym momencie mogą one jednak emitować światło o jednej
tylko barwie. W tych laserach ośrodkiem laserującym są cząsteczki barwnika rozpuszczone w cieczy.
Struktura tych barwników jest bardzo skomplikowana i umożliwia im emisję światła o wielu różnych
długościach fali. Za pomocą zwierciadeł i soczewek wewnątrz lasera "dostraja się" go w taki sposób, że
działa tylko w wąskim zakresie długości fali. Laserów barwnikowych używa się w wielu dziedzinach
nauki.
Laser półprzewodnikowy. Takie malutkie
lasery są często używane w czytnikach
kodów kreskowych i w odtwarzaczach płyt
CD
Wykorzystanie
laserów w informatyce
i komunikacji
Zapis dźwięku i danych płytach CD
Dźwięk i dane na CD jest przechowywany w formie danych cyfrowych, czyli serii zer i jedynek.
Cyfrowy zapis dźwięku nie tylko ułatwia jego bardzo dokładne odtwarzanie, ale także umożliwia
dokonywanie w nim zmian za pomocą komputera w celu jego ulepszania oraz wstawiania specjalnych
efektów dźwiękowych.
Indeksowanie informacji cyfrowych jest łatwe, zatem specjaliści od dźwięku mogą z łatwością
odnaleźć dokładnie ten fragment, który ma być przetworzony, a słuchacz w domu może odszukać ścieżkę,
której chce słuchać.
Zapis
dźwięku i danych na CD składa się z ciągu zagłębień wycinanych za pomocą małego lasera
2010-01-27 16:24
Lasery
5 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
półprzewodnikowego w warstwie metalu pokrywającej plastykowy dysk. Płyta wiruje w napędzie z dużą
szybkością, a wiązka światła laserowego jest skupiona na jej płaszczyźnie. Gdy wiązka trafi na zagłębienie
zostaje rozproszona, a gdy płaska powierzchnia odbije ją do detektora, wytwarza impuls. Z impulsów tych
składa się kod zarejestrowanych danych lub dźwięku. Układ elektroniczny odtwarzacza zamienia ten kod
na prąd sygnału elektrycznego, który zostaje przekształcony w dane lub dźwięki.
Światłowody
W miarę jak coraz więcej ludzi używa Internetu, telefonu i faksu, rośnie zapotrzebowanie na łącza
telekomunikacyjne. I w tej dziedzinie lasery są pomocne. Kable światłowodowe, przewodzące sygnały w
formie impulsów świetlnych o różnej intensywności, przenoszą wielokrotnie więcej informacji, niż
tradycyjne miedziane kable telefoniczne. W światłowodowych sieciach telekomunikacyjnych pojedyncze
włókno może równocześnie przesyłać tysiące rozmów telefonicznych.
Kabel ten składa się ze światłowodów. Te cienkie szklane włókna
przewodzą sygnały w formie w formie impulsów światła lasera.
Kable światłowodowe umożliwiają przesyłanie jednym
przewodem wielu tysięcy rozmów.
Budowa światłowodu
Światłowody są z pewnością przyszłością informatyki i telekomunikacji. Są akceptowane przez większość
technologii sieciowych.
Umożliwiają stosowanie wielu protokołów jednocześnie, co zapewnia wysokoefektywny transfer danych,
przepływdanych jest zabezpieczony przed niepowołanym dostępem - nie wytwarzają własnego pola
magnetycznego w związku, z czym niemożliwe jest podsłuchanie transmisji., Długość światłowodu jest
praktycznie nieograniczona - zależy wyłącznie od parametrów tłumienościowych kabla (dla kabli
jednodomowych), w porównaniu do innych kabli światłowody zapewniają minimalne straty sygnału.Ich
żywotność wynosi 25 lat.
Do wad zaliczyć należy złożoność instalacji - wymagane jest stosowanie kosztownych, specjalistycznych
narzędzi oraz bardzo wysoką cenę nie tyle samego kabla, co urządzeń dostępowych i montażowych.
Dołączenie nowego urządzenia wymaga wyższych kwalifikacji.
Ten typ medium transmisyjnego stosuje się w dużych sieciach lokalnych i metropolitarnych, wymagających
długich odcinków połączeniowych, w środowiskach o średnim i dużym poziomie zakłóceń
elektromagnetycznych oraz w połączeniach wymagających wysokiej niezawodności, np. serwerów do sieci.
Oto przykład zastosowania kabla światłowodowego.
2010-01-27 16:24
Lasery
6 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Struktura światłowodu
W światłowodach do transmisji informacji wykorzystywana jest wiązka światła, która jest odpowiednikiem
prądu w innych kablach. Wiązka ta jest modulowana zgodnie z treścią przekazywanych informacji. To
rozwiązanie otworzyło nowe możliwości w dziedzinie tworzenia szybkich i niezawodnych sieci
komputerowych. Właściwie dobrany kabel może przebiegać w każdym środowisku. Szybkość transmisji
może wynosić nawet 3 Tb/s. Sieci oparte na światłowodach zwane są FDDI (Fiber Distributed Data
Interface).
Światłowód wykonany ze szkła kwarcowego, składa się z rdzenia (złożonego z jednego lub wielu
włókien), okrywającego go płaszcza oraz warstwy ochronnej. Dielektryczny kanał informatyczny eliminuje
konieczność ekranowania.
Włókno używane w kablu światłowodowym może być wykonane ze szkła lub plastiku. Te drugie łatwiej
instalować, ale występują w nich dużo większe straty danych. Średnica włókna waha się od 5 mikronów do
rozmiarów, które łatwiej dostrzec gołym okiem. Wszystkie rodzaje światłowodów zwykle biegną wiązkami
po dwie i więcej par. Również włókna światłowodów dostępne są w wielu różnych rodzajach - z czego nie
wszystkie nadają się do wykorzystania w sieciach LAN. Typowy kabel światłowodowy do zastosowania w
sieciach lokalnych ma zwykle średnicę 62,5 mikronów. Obsługuje on wielodomową komunikację
sterowaną za pomocą diody świetlnej.
Do karty sieciowej światłowód przyłącza się za pomocą złącza fiber connector (FC). Może ono wyglądać
różnie, w zależności od rodzaju.
2010-01-27 16:24
Lasery
7 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Transmisja światłowodowa
Transmisja światłowodowa polega na przepuszczeniu przez szklane włókno wiązki światła generowanej
przez diodę lub laser. Wiązka ta to zakodowana informacja binarna, rozkodowywana następnie przez
fotodekoder na końcu kabla. Światłowód w przeciwieństwie do kabli miedzianych, nie wytwarza pola
elektromagnetycznego, co uniemożliwia podsłuch transmisji. Główną wadą tego medium jest łatwa
możliwość przerwania kabla, a jego ponowne złączenie jest bardzo kosztowne.
Można wyróżnić światłowody do połączeń zewnętrznych i wewnętrznych oraz wielomodowe i
jednodomowe.
Światłowody do połączeń zewnętrznych
Kabel zewnętrzny z włóknami w luźnych tubach, jest odporny na oddziaływanie warunków zewnętrznych.
Wypełnione żelem luźne tuby zawierają jedno lub kilka włókien i oplatają centralny dielektryczny element
wzmacniający. Rdzeń kabla otoczony jest specjalnym oplotem oraz odporną na wilgoć i promienie
słoneczne polietylenową koszulką zewnętrzną.
Światłowody do połączeń wewnętrznych
Kable wewnętrzne przeznaczone są do układania wewnątrz budynku. Posiadają cieńszą warstwę ochronną
i nie są tak odporne jak kable zewnętrzne.
Światłowody wielodomowe
Światłowody wielodomowe przesyłają wiele odmów (fal) o różnej długości, co powoduje rozmycie
impulsu wyjściowego i ogranicza szybkość lub odległość transmisji. Źródłem światła jest tu dioda LED.
Diody LED są źródłem światła niespecjalnie skoncentrowanego. W związku z tym wymagają dość
szerokiej ścieżki transmisji. Mają one też dosyć niską (jak dla światła) częstotliwość, więc szerokość ich
pasma przesyłania również nie jest największa. Kluczową właściwością diod świetlnych jest ich niezdolność
do wysyłania skoncentrowanej wiązki światła. Wysyłane światła ulega, zatem rozpraszaniu. Stopień
rozpraszania nakłada praktyczne ograniczenia na długość okablowania światłowodowego sterowanego za
pomocą diody świetlnej.
Rozpraszanie wiązki świetlnej powoduje, że niektóre z jej promieni odbijają się od szklanej ścianki nośnika.
Kąt odbicia jest niewielki, w związku, z czym światło nie ucieka do warstwy ochronnej, lecz odbijane jest
pod kątem padania. Odbity promień porusza się pod tym samym kątem w kierunku środka przewodnika,
napotykając po drodze promienie centralnej części wiązki światła, od których znów się odbija. Odbijana
część promienia niesie ten sam sygnał, który niesiony jest przez jego centralną część, tyle, że - ze względu
na częste odbicia - promienie odbijane pokonać muszą drogę dłuższą niż promienie centralnej części
wiązki. A że prędkość światła jest stała i wynosi 300 000 km/s, to promienie centralnej części wiązki
docierają do celu szybciej niż promienie, które uległy wielokrotnemu odbiciu, czyli mody (stąd nazwa).
2010-01-27 16:24
Lasery
8 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Ważniejszą nawet implikacją rozpraszania wielodomowego jest fakt zderzania się poszczególnych fotonów
ze sobą. Ciągłe odbijanie się promieni niesie ze sobą możliwość przekroczenia w końcu centralnej osi
przewodnika i wejście w konflikt z innymi sygnałami transmisji. Oznacza to, że przesyłanie wielodomowe
jest podatne na tłumienie.
Wielomodowość transmisji może być też spowodowana przez nieodpowiednią terminację kabla
światłowodu i/lub w wyniku nieodpowiedniego umocowania złączy w gniazdach interfejsów sprzętowych.
Światłowody jednomodowe
Światłowody jednomodowe są efektywniejsze i pozwalają transmitować dane na odległość 100 km bez
wzmacniacza. Jednak ze względu na wysoki koszt interfejsów przyłączeniowych jest to bardzo drogie
rozwiązanie. Źródłem światła jest tu laser. Dzięki temu, że sygnał ten prawie wcale nie ulega rozproszeniu,
nawet najbardziej zewnętrzne części jego wiązki nie zaczynają nawet dotykać wewnętrznych ścianek
włókna przewodzącego, nie mówiąc o jakichkolwiek odbiciach. Strumień danych przesyłany jest więc
równolegle do osi przewodnika na całej jego długości i dociera do miejsca przeznaczenia w jednym
modzie, czyli w całości w jednym punkcie czasu.
Włókna jednomodowych kabli światłowodowych mają zwykle od 5 do 10 mikronów średnicy i otoczone są
ochronnym wypełnieniem o średnicy 125 mikronów. Wysokie koszty kabli i sprzętu laserowego w
połączeniu z dużą szerokością udostępnianego pasma sprawiają, że technologia ta bardziej nadaje się do
wykorzystania przy tworzeniu wysokiej jakości infrastruktur informacyjnych niż do sieci lokalnych.
Największe zastosowanie jak dotychczas znalazła w komercyjnych sieciach telefonicznych.
Zalety i wady światłowodów
Zalety światłowodów:
duża szybkość transmisji danych,
nie generują żadnych sygnałów elektrycznych i magnetycznych, dzięki czemu nie powodują zakłóceń,
małe straty,
nie można się do nich podłączyć dzięki czemu zapewniają bezpieczeństwo danych.
Wady światłowodów:
instalację musi przeprowadzać wykwalifikowany personel,
wysoka cena,
wyższe koszty instalacji
Przyszłość światłowodów
Światłowody są z pewnością przyszłością informatyki i telekomunikacji. Są akceptowane przez większość
technologii sieciowych. Umożliwiają stosowanie wielu protokołów jednocześnie co zapewnia
wysokoefektywny transfer danych, przepływ danych jest zabezpieczony przed niepowołanym dostępem nie wytwarzają własnego pola magnetycznego w związku z czym niemożliwe jest podsłuchanie transmisji.
Długość światłowodu jest praktycznie nieograniczona - zależy wyłącznie od parametrów
tłumiennościowych kabla (dla kabli jednomodowych), w porównaniu do innych kabli światłowody
zapewniają minimalne straty sygnału. Ich żywotność wynosi 25 lat.
Do wad zaliczyć należy złożoność instalacji - wymagane jest stosowanie kosztownych, specjalistycznych
narzędzi oraz bardzo wysoką cenę nie tyle samego kabla co urządzeń dostępowych i montażowych.
Dołączenie nowego urządzenia wymaga wyższych kwalifikacji.
Ten typ medium transmisyjnego stosuje się w dużych sieciach lokalnych i metropolitarnych, wymagających
długich odcinków połączeniowych, w środowiskach o średnim i dużym poziomie zakłóceń
elektromagnetycznych oraz w połączeniach wymagających wysokiej niezawodności, np. serwerów do sieci
2010-01-27 16:24
Lasery
9 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Wykorzystanie laserów w nauce i przemyśle
Wkrótce po wynalezieniu lasera w roku 1960 w przemyśle zorientowano się, że za jego pomocą można
wykonywać operacje dotąd niewykonalne. W ciągu kilku lat laser stał się przemysłowym "koniem
roboczym". Do dziś rozwijają się coraz to nowsze jego zastosowania.
Uniwersalne narzędzia
Laser jest bardzo uniwersalnym narzędziem. Czy chodzi o cięcie i spawanie wielkich stalowych
blach, używanych do budowy kadłubów statków lub tankowców, czy o tak precyzyjne zadanie, jak
wykonywanie mikroukładów elektronicznych, z pewnością nie obejdzie się bez lasera, a zmieniając sposób
skupiania wiązki, tego samego lasera można użyć do różnych celów.
Lasery tną żelazo i stal, topiąc metal. Energia lasera jest
tak skoncentrowana, że stopiona zastaje jedynie bardzo
cienka warstwa metalu. Przy spawaniu laserowym
skoncentrowana wiązka świetlna lasera wytwarza tak
dużą ilość ciepła, że metal spoiny zostaje stopiony, a jej
brzegi zespawane.
Laser tnie stal, topiąc metal i pozostawiając za sobą
gładką krawędź wzdłuż linii cięcia.
Precyzyjna siła
W przemyśle mikroelektronicznym lasery są stosowane do precyzyjnego ciecia, do mikroobróbki,
wiercenia niezwykle małych otworów i usuwania bardzo cienkich warstw materiału - zadań niemożliwych
do wykonania innymi narzędziami.
Producenci układów scalonych używają laserów do wyznaczania mikroukładów na płytkach
krzemowych, jako mikrospawarki i do domieszkowania półprzewodników. Domieszkowanie polega na
wprowadzaniu odpowiednich atomów do niektórych obszarów półprzewodnika.
Wyjaśnianie zagadek naukowych
We wszelkich gałęziach nauki, od astronomii do zoologii, lasery są pomocne w gromadzeniu nowych
informacji.
Fizycy używają krótkich impulsów o wielkiej mocy do badania reakcji syntezy jądrowej. Reakcja ta
będzie być może kiedyś stosowana do wytwarzania energii z syntezy niektórych izotopów wodoru,
zawartych w wodzie morskiej.
Astrofizycy używają bardzo krótkich impulsów laserów wielkiej mocy do symulowania warunków
panujących wewnątrz gwiazd . Jest to pomocne w ich badaniach nad powstawaniem i ewolucją
wszechświata.
2010-01-27 16:24
Lasery
10 z 10
file:///K:/Elektronika%20III/Lasery.htm
Biolodzy korzystają z laserów przy obserwacji żywych stworzeń. W laserowych mikroskopach
skanujących do oświetlania próbek zamiast zwykłego światła używa się światła laserowego. Światło odbite
od próbki, służy do jej oglądania przez okular, i jest rejestrowane przez urządzenie zwane fotodetektorem.
Sygnał detektora jest przetwarzany w komputerze, w którym powstaje "obraz" próbki. Przez mikroskop
laserowy można oglądać obiekty o rozmiarach 0,1 mikrometra ( stutysięcznej części metra ).
Światło lasera jest intensywnie wykorzystywane także w laboratoriach chemicznych. W
spektroskopii laserowej impulsem światła laserowego odparowuje się, czyli zamienia w gaz, drobną
cząstkę badanej substancji. Obserwuje się następnie długości fal, które są przez ten materiał obsorbowane
lub emitowane. Informacja ta służy do identyfikacji jego składników.
2010-01-27 16:24