Транзистор ворвался на электронную сцену в 1950-х годах.

Lasers Хэла Хеллмана, является частью серии книг HackerNoon. Вы можете перейти к любой главе этой книги здесь. ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Транзистор взорвал электронную сцену 1950-х годов. Практически в одночасье размеры новых моделей радиоприемников, телевизоров и множества других электронных устройств уменьшились, как сдувшиеся воздушные шары. Внезапно слабослышащие смогли носить свои усилители звука в ушах. Подростки могли слушать любимую музыку, куда бы они ни пошли. Куда бы мы ни повернулись, транзистор оставлял свой след. Было даже предложение перед Конгрессом потребовать, чтобы в каждом доме был транзисторный радиоприемник на случай чрезвычайной ситуации.

Следующей разработкой, поразившей воображение ученых и инженеров, стал лазер — инструмент, производящий чрезвычайно интенсивный луч света толщиной с карандаш. Большинство из нас так много слышали об этом изобретении, что трудно поверить, что первое из них было создано всего несколько лет назад. Нам сказали, что лазер окажет на нашу жизнь еще большее влияние, чем транзистор. Он должен был заменить все: от стоматологических сверл до электрических проводов. Казалось, весь мир в конечном итоге станет не чем иным, как гигантской коллекцией лазеров, способных делать все, что угодно. Дороги будут проложены через джунгли одним махом; наша страна будет раз и навсегда в безопасности от межконтинентальных баллистических ракет; рак бы вылизали; компьютеры будут достаточно маленькими, чтобы их можно было носить в сумочке; и так далее и тому подобное.

Тем не менее, в течение первых нескольких лет казалось, что лазер ничего не может делать, кроме как проделывать дырки в бритвенных лезвиях для телевизионной рекламы. Каким-то образом устройство так и не появилось в лаборатории, что побудило одного циника назвать его «изобретением в поисках применения».

Многие из диких заявлений возникли из-за непонимания со стороны прессы, другие — из-за преувеличений со стороны нескольких производителей, которые хотели бесплатной рекламы. Но с еще менее экзотическими устройствами, чем лазеры, путь от лаборатории к рынку часто может быть долгим и трудным. Цена, эффективность, надежность, удобство — все эти факторы необходимо учитывать. Вскоре стало ясно, что такое новое явление, как лазер, требует значительных усовершенствований, прежде чем его можно будет использовать в науке и медицине, и еще больше, прежде чем его можно будет использовать в промышленности.

Однако теперь кажется, что переломный момент наступил. Мы видели, как на рынке появилось лазерное оборудование для выполнения деликатных операций на глазах, точечной сварки крошечных электронных схем (Рис. 1) и управлять станками с поразительной точностью ( Рис. 2).

Рис. 1. Коммерческий лазерный микросварочный аппарат. Для точного распределения энергии луча необходим микроскоп.

Темп ускоряется. По меньшей мере дюжина производителей объявили, что внедряют лазерную технологию в свою продукцию. Это не лабораторные эксперименты, а практические продукты для измерений и испытаний, а также для промышленного, военного, медицинского и космического использования. Армия, например, объявила, что закупит свое первое оборудование для использования в полевых условиях: портативный высокоточный дальномер для наблюдения за артиллерией.

Тем не менее, это вряд ли составляет 100 000 000 долларов, потраченных за один последний год на лазерные исследования и разработки примерно 500 лабораторий в Соединенных Штатах. Одно только правительство США потратило около 25 миллионов долларов на лазерные исследования за один год. Десятки, а возможно, и сотни других приложений находятся в огне — варятся или кипятятся, в зависимости от обстоятельств. Некоторые требуют особых технических инноваций, таких как большая мощность или более высокая эффективность. Другие являются совершенно новыми приложениями. Одним из самых захватывающих из них является голография (произносится как хо лог р а фи).

Голография предполагает совершенно другой подход к фотографии. Помимо более непосредственных применений в микроскопии, хранении и поиске информации, а также интерферометрии, он обещает когда-нибудь такие бонусы, как цветное трехмерное кино и телевидение.

Вы должны увидеть голографический процесс в действии, чтобы поверить в это. В один момент вы смотрите на то, что кажется недоэкспонированной или слегка смазанной фотопластинкой. Затем внезапно за негативом возникает реалистичное изображение исходного объекта — кажется, что он парит в воздухе! Присутствует не только полный эффект «округлости» и глубины, но вы также можете увидеть все, что находится за изображением объекта, поворачивая голову, точно так же, как если бы исходная сцена, содержащая объект, действительно существовала там.

Еще одной важной областью применения является связь. Возможно, из-за того, что это менее зрелищно, чем прожигание дырок в лезвиях бритвы, мы не слышали об этом так много. Тем не менее, над адаптацией лазера для использования в средствах связи, вероятно, работает больше физиков и инженеров, чем над любым другим проектом по созданию одного лазера.

Причиной этого является то, что существующие средства связи становятся перегруженными. Пространство на трансокеанских телефонных линиях уже в цене, а периоды ожидания иногда исчисляются часами. Радиолюбителям угрожали потерей некоторых из их лучших рабочих частот, чтобы удовлетворить спрос развивающихся стран Африки на новые каналы. Телевизионные программы должны конкурировать за место в межстрановых сетях с телефоном, телеграфом и передачей данных. Растущее использование компьютеров в науке, бизнесе и промышленности приведет к еще большей нагрузке на наши средства. Спутники связи помогут, но не дадут нам полного ответа; и предстоит еще много работы по разработке спутников.

Чем вызван интерес к лазеру для связи? В недавнем эксперименте все семь нью-йоркских телеканалов передавались с помощью одного лазерного луча. Что касается телефонных разговоров, то одна лазерная система теоретически может вести 800 000 000 разговоров — по четыре на каждого жителя США.

В этой брошюре мы узнаем, что такого многообещающего в лазере. Мы исследуем, что это такое, как оно работает и какие существуют виды лазеров. Мы начнем с обсуждения некоторых из наиболее известных видов излучения, таких как радио и микроволны, свет и рентгеновские лучи.

О серии книг HackerNoon: мы предлагаем вам самые важные технические, научные и содержательные общедоступные книги.

Эта книга является общественным достоянием. Хэл Хеллман (2021). Лазер. Урбана, Иллинойс: Проект Гутенберг. Проверено в октябре 2022 г. .html

Эта электронная книга предназначена для использования кем угодно и где угодно бесплатно и почти без каких-либо ограничений. Вы можете скопировать ее, отдать или повторно использовать в соответствии с условиями лицензии Project Gutenberg, включенной в данную электронную книгу или на сайте www.gutenberg.org< /a>, расположенный по адресу https://www.gutenberg.org/policy/license.html.