Наземнi лазернi далекомiри i ïхнє застосування в армiях

И от вiн наступило ХХI столiття. Уже самий його початок було вiдзначено
найбiльшими досягненнями людського розуму. 7 травня 1895 р. на засiданнi
Росiйського фiзико-хiмiчного суспiльства Попов А. С. продемонстрував
винайдене ïм пристрiй зв'язку без проводiв, а рiк по тому
аналогiчний пристрiй зв'язку без проводiв, а рiк по тому аналогiчний
пристрiй запропонував iталiйський технiк i пiдприємець Г. Маркони.
Так народилося радiо. Наприкiнцi, що йде столiття, бал створений
автомобiль iз бензиновим двигуном, що прийшов на змiну винайденому ще в
ХVШ столiттi паровому автомобiлю. Не менш приголомшливим виявилися
досягнення у фiзику. Тiльки за одне десятилiття на рубежi двох столiть
було зроблено п'ять вiдкриттiв. В 1895 роцi нiмецький фiзик Рентген
вiдкрив новий вид випромiнювання, названий пiзнiше його iм'ям. В 1896 р.
французький фiзик Антуан Анри Беккерель вiдкрив явище радiоактивностi, в
1897 роцi англiйський фiзик Дж. Дж. Томсон вiдкрив електрон i в
наступному роцi вимiряв його заряд, 14 грудня 1900 року на засiданнi
нiмецького фiзичного суспiльства Макс Планк дав висновок формули для
испускательной здатностi чорного тiла, цей висновок опирався на зовсiм
новi iдеï, що стали фундаментом квантовоï теорiï —
однiєï з основних фiзичних теорiй ХХ столiття. В 1905 р.
молодий А. ейнштейн — йому тодi було всього 26 рокiв —
опублiкував спецiальну теорiю вiдносностi. Всi цi вiдкриття робили
приголомшуюче враження й багатьох пiддавали в замiшання — вони
нiяк не укладалися в рамки iснування фiзики, вимагала перегляду
ïï основних подань. Ледь почавшись, нове столiття возвестил
про народження новоï фiзики, позначив невидиму грань, за якоï
залишилася колишня фiзика, що одержала вiдтепер назву,, класична,,.
Новi фундаментальнi знання привели й до нових технiчних досягнень
почалося те, що ми сьогоднi називаємо науково-технiчною
революцiєю. Розвиток вакуумноï, а пiзнiше — з початку
50-х рокiв — напiвпровiдниковоï електронiки дозволило
створити досить доконанi системи радiозв'язку, радiоуправлiння,
радiолокацiï. В 1948 роцi був винайдений транзистор, на початку 60-
х рокiв на змiну йому прийшли iнтегральнi схеми — народилася
мiкроелектронiка. Розвиток атомноï i ядерноï фiзики привело до
створення атомноï електростанцiï (з 1954 р.) i судiв з
атомними двигунами (з 1959 г) . Телебачення, швидкодiючi обчислювальнi
машини, рiзноманiтнi комп'ютери, промисловi роботи — така наша
сьогоднiшня дiйснiсть.
Перший лазер був створений в 1960 роцi — i вiдразу почався
бурхливий розвиток лазерноï технiки. У порiвняно короткий час
з'явилися рiзнi типи лазерiв i лазерних пристроïв, призначених для
рiшення конкретних наукових i технiчних завдань.
Людина нiколи не хотiла жити в темрявi, вiн винайшов багато
рiзноманiтних джерел свiтла — вiд стеаринових свiч, що канули в
минуле, газових рiжкiв, i гасових ламп до ламп накалювання й ламп
денного свiтла, якi сьогоднi висвiтлюють нашi вулицi й будинку. I от
з'явилося ще одне джерело свiтла — лазер.
Це джерело свiтла зовсiм незвичайний. На вiдмiну вiд всiх iнших джерел,
вiн зовсiм не призначається для висвiтлення. Звичайно при бажаннi
лазери можуть застосовуватися як екстравагантнi свiтильники. Однак
використовувати лазерний промiнь iз метою висвiтлення настiльки ж
нерацiонально, як опалювати кiмнату асигнуваннями, що спалюються в
камiнi. На вiдмiну вiд iнших джерел свiтла лазер генерує свiтловi
променi, здатнi гравiрувати, зварювати рiзати матерiали, передавати
iнформацiï., здiйснювати вимiру, контролювати процесу, одержувати
особливо чистi речовини, направляти хiмiчнi реакцiï… Так що
це воiстину дивнi променi.
2. ПРИЧИНА ДИВНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЛАЗЕРНОГО ПРОМЕНЯ. КОГЕРЕНТНЕ СВIТЛО.
Для пояснення цих властивостей у науковiй мовi є спецiальний
термiн когерентнiсть. Ученi скажуть, що свiтло вiд лампи накалювання
некогерентен, а лазерне випромiнювання когерентно — i всi ïм
зрозумiло. Людинi ж, недостатньо освiченому в областi фiзики, треба
очевидно, пояснити, що таке некогерентне або когерентне свiтло.
Загалом таке пояснення дати начебто б нескладно. Цiлком зрозумiло, що
потiк свiтла, що поширюється вiд будь-якого джерела є
сумарний результат висвечивания безлiчi елементарних випромiнювачiв,
якимись є окремi атоми або молекули свiтного тiла. У випадку лампи
накалювання кожний атом — випромiнювач висвечивается, нiяк не
согласуясь iз iншими атомами-випромiнювачами, тому в цiлому виходить
свiтловий потiк, якому можна називати внутрiшньо непорядним, хаотичним.
Це є некогерентне свiтло. У лазерi ж гiгантська кiлькiсть атомiв
випромiнювачiв висвечивается узгоджено в результатi виникає
внутрiшньо впорядкований свiтловий потiк. Це є когерентне свiтло.
Коли ми говоримо про лазерний промiнь, то звичайно уявляємо собi
яскравий i тонкий свiтловий шнур або свiтлову нитку. Щось подiбне можна
побачити в дiйсностi якщо включити гелiй-неоновий лазер. Правда цей
лазер малопотужний настiльки, що його промiнь можна спокiйно,, ловити,,
у руку. До того ж промiнь не,, слiпуче бiлий,, а соковитого червоного
кольору. Щоб вiн був краще видний, треба створити в лабораторiï
пiвморок i легка задимленiсть. Промiнь майже не розширюється й
скрiзь має практично однакову iнтенсивнiсть. Можна розмiстити на
його шляху ряд дзеркал i змусити його описати. складну зламану
траєкторiю в просторi лабораторiï. У результатi виникне
ефективне видовище — кiмната, як би, перекреслена,, у рiзних
напрямках яскравими червоними прямими нитками.
Однак не завжди лазерний промiнь виглядає настiльки ефектно.
Наприклад, промiнь IЗ2 лазери взагалi не бачимо — адже його
довжина хвилi попадає в iнфрачервону область спектра. Крiм того,
не слiд думати, що лазерний промiнь — це обов'язковi безперервний
потiк свiтловоï енергiï. У бiльшостi випадкiв лазери генерують
не безперервний свiтловий пучок, а свiтловi iмпульси.
2.1. Анатомiя лазера.
Як виглядає лазер? На що вiн схожий? Лазери вiдрiзняються бiльшою
розмаïтiстю. Iснує величезне число рiзних типiв лазерiв, вони
розрiзняються не тiльки характеристиками генерируемого ними
випромiнювання, але також зовнiшнiм виглядом, розмiрами, особливостями
конструкцiï.
Серце лазера — його активний елемент. В одних лазерiв вiн
являє собою кристалiчний або скляний стрижень цилiндричноï
форми. В iнших це вiдпаяна скляна трубка, усерединi якоï
перебуває спецiально пiдiбрана газова сумiш. У третiх —
кювету зi спецiальною рiдиною. Вiдповiдно розрiзняють лазери
твердотельние, газовi й рiдиннi. см. табл. стор. 88.
2.2. Типи лазерiв.
Продовжуючи знайомитися з лазерами, зробимо екскурсiю по великому
лазерному господарству. Зупинимося на деяких типах лазерiв.
Газорозряднi лазери. Так називають лазери на виряджених газових сумiшах
(тиск сумiшi 1-10 мм рт. ст) якi збуджуються самостiйним електричним
розрядом. Розрiзняють три групи газорозрядних лазерiв: — лазери, у
яких генерируемое випромiнювання народжується на переходах мiж
енергетичними рiвнями вiльних iонiв (застосовується термiн iоннi
лазери ) .
- лазери, що генерують на переходах мiж рiвнями вiльних атомiв.
- лазери, що генерують на переходах мiж рiвнями молекул (так званi
молекулярнi лазери) З величезного числа газорозрядних лазерiв видiлимо
три: гелiй^-неоновий (як приклади лазера, що генерує на
переходах в атомах) , аргоновий (ионовий лазер) i З 2-лазер
(молекулярний лазер) . (см. таблицi 113-115) Гелiй -неоновоï
лазер має три основних робiтникiв переходу, на довжинах хвиль
3,39 i 1,15 i 0,63 мкм.
В аргоновому лазерi генерацiя вiдбувається на переходах мiж
рiвнями однократного iона аргону (Ar+) основними є переходах на
довжинах хвиль 0,488(голубой колiр) i 0,515 мкм (зелений колiр) .
Генерацiя в З 2-лазерi вiдбувається на переходах мiж коливальними
рiвнями молекули вуглекислого газу (З2) основними є переходи на
довжинах хвиль 9,6 i 10,6 мкм. Основноï складовоï газовоï
сумiшi є вуглекислий газ i молекулярний азот.
ексимерние лазери. Так називають газовi лазери генерирующие на переходах
мiж електронними станами ексимерний (разлетних) молекул. До таких
молекул ставляться, наприклад молекули Ar2, Kr2, Xe2, Ar, KrCl, XeBr i
iн. Цi молекули мiстять атоми iнертних газiв.
Помiтимо, що в ексимерних лазерах реалiзованi найбiльш низькi значення
генерируемих довжин хвиль. Так. у лазерi на молекулах Хе2 спостерiгалася
генерацiя на довжинi хвиль 0,172 мкм, у лазерi на молекулах Kr2 0,147
мкм, у лазерi на Ar2 0,126 мкм.
електроионизационние лазери. Як iонiзуюче випромiнювання використовують
ультрафiолетове випромiнювання, електронний пучок iз прискорювача, пучки
заряджених часток, що є продуктами ядерних реакцiй.
Хiмiчнi лазери. Реакцiï енергiï, що йдуть iз вивiльненням,
називають екзоенергетичсекими. Вони-Те й становлять iнтерес для хiмiчних
лазерiв. У цих лазерах, що вивiльняється при хiмiчних реакцiях,
iде на порушення активних центрiв i в остаточному пiдсумку перетвориться
в енергiю когерентного свiтла.
Приведемо приклад реакцiй замiщення, якi використовуються в хiмiчних
лазерах: F + H2 -> HF + H, F + D2 ->DF + D, H + Cl2 -> Hcl +
Cl, Cl + HJ — > HCl + J.
Зiрочка вказує на те, що молекула утвориться в збудженому
коливальному станi. Iснує ще ряд ознак класифiкацiï лазерiв,
але вiднесемо ïхнiй розгляд до спецiальноï лiтератури.
3. ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРIВ У ВIЙСЬКОВIЙ СПРАВI.
До теперiшнього часу зложилися основнi напрямки, по яких iде
впровадження лазерноï технiки у вiйськову справу. Цими напрямками
є:
4. Лазерна локацiя (наземна, бортова, пiдводна) .
5. Лазерний зв'язок.
6. Лазернi навiгацiйнi системи.
7. Лазерна зброя.
8. Лазернi ситним ПРО й ПКО, створюванi в рамках стратегiчноï
оборонноï iнiцiативи — СОИ.
Зараз, отриманi такi параметри випромiнювання лазерiв, якi здатнi
iстотно пiдвищити тактико-технiчнi данi рiзних зразкiв вiйськовоï
апаратури (стабiльнiсть частоти порядку 10 в -14, пiкова потужнiсть 10 в
-12 Вт, потужнiсть безперервного випромiнювання 10 в 4 Вт, кутовий
розчин лучачи 10 в -6 рад, t=10 в -12 з,… =0,2…20 мкм.