Что такое длина волны лазера и за что она отвечает

Содержание

• Характеристики лазерного света по сравнению с обычным
• Характеристики лазерного излучения и его цветовая гамма
• Как определить частоту лазерного света?
  • Спектральные анализаторы
  • Фильтры с интерференционными свойствами
  • Дифракционные структуры
  • Световые спектрографы

Лазерное излучение является необычной формой энергетического воздействия, отсутствующей в естественных источниках света. Такое излучение порождается уникальными устройствами, называемыми оптическими квантовыми генераторами или лазерами.

Размер длины волны характеризуется как дистанция, которую она преодолевает за время одного полного колебания, соответствующая промежутку между двумя соседними точками.

В зависимости от конкретной модели и назначения, длина волны лазера может варьироваться от нескольких сотен до тысяч нанометров, а в области ультрафиолетового излучения этот показатель еще меньше. Разнообразие длин волн и их частот применяется в самых разных секторах науки и техники, открывая перед нами новые перспективы.

Излучение в оптическом диапазоне, как правило, квалифицируется в нано- или микрометрах. Свет распространяется от своего источника аналогично волнам, формирующимся на водной поверхности, имея свою амплитуду, продолжительность и длину. Нанометры являются обычной единицей измерения для длины волны, причем видимый человеком свет охватывает диапазон от 400 до 700 нм. Каждый цвет соответствует своей длине волны, и только часть из них попадает в рамки видимого спектра.

Волны, чья длина превосходит видимый спектр, классифицируются как инфракрасные, и их диапазон лежит между 700 нм и 1 мм.

Лазерные диоды в настоящее время занимают одно из ведущих мест среди генераторов лазерного излучения. Особенности их дизайна и применяемые материалы задают характерную длину волны. Однако не все лазерные длины волн соответствуют определенным нуждам, что делает актуальным применение методов преобразования.

Некоторые элементы и газы могут производить излучение с разными длинами волн, при этом окончательная длина волны определяется оптической конструкцией устройства.

Характеристики лазерного света по сравнению с обычным

Лазеры порождают поток света, отличающийся повышенной интенсивностью. Отделяя лазерное свечение от стандартных световых источников, например от света лампы, можно выделить три ключевые особенности:

• монохроматичность (свет, произведенный лазером, включает только одну конкретную длину волны, для сравнения – обычный белый свет является комбинацией множества длин волн, охватывающих всё видимое излучение);
• фокусировка (световой поток лазера исходит практически параллельно, в противоположность свету от стандартных источников, который рассеивается в разных направлениях);
• когерентность (у обычных световых источников она может быть велика у самого источника, но быстро снижается с расстоянием, однако у лазерного света, благодаря его узкому фокусу, интенсивность сохраняется даже на далеких дистанциях).

Даже слабые лазеры способны концентрировать значительное количество энергии на одной длине волны, обеспечивая большую мощность, чем у многих более мощных световых источников.

Характеристики лазерного излучения и его цветовая гамма

Световая палитра лазерного излучения, или, проще говоря, его цветовая гамма, определяется диапазоном длин волн, генерируемых лазерной системой. Цветовая характеристика лазера определена длиной его волны, которая, в свою очередь, зависит от свойств самого лазера и компонентов, используемых при его создании.

Типичные цветовые диапазоны лазеров и их длины волн:

• красное излучение: порядка 630-670 нм;
• зеленое: 532 нм;
• синее: около 445-450 нм;
• желтое: в районе 589 нм;
• инфракрасное: свыше 700 нм;
• УФ: ниже 400 нм.

Цветовое решение лазерного излучения имеет практическое значение, так как определяет области его наиболее эффективного применения. Например, для астрономических наблюдений и приборов прицеливания предпочтительнее использовать зеленые лазеры благодаря их легкой узнаваемости глазом.

Красные лазеры широко используются в устройствах для распознавания штрих-кодов и лазерных указках. Синяя гамма применяется в медицине и офтальмологии. Стоит учесть, что короткие длины волн представляют больший риск для зрения и кожи.

Ближний инфракрасный диапазон часто используется в физиотерапии благодаря его проникающим свойствам и бережному воздействию на ткани.

Как определить частоту лазерного света?

Для установления длины волны лазерного света существует множество методов.

Спектральные анализаторы

Такие устройства предоставляют возможность изучать спектр лазерного света и точно определять его длину волны. Их механизм действия базируется на распределении излучения по разным частотам и последующей оценке интенсивности каждой частоты.

Фильтры с интерференционными свойствами

Эти фильтры служат для выявления и анализа определенной длины волны в лазерном излучении. Они действуют путем выборочного пропускания или отражения световых волн определенной частоты, при этом блокируя другие.

Дифракционные структуры

С помощью дифракционных структур лазерное излучение разделяется на отдельные частоты. Такой процесс позволяет анализировать угловое распределение световых волн, что напрямую связано с их частотой, и таким образом определить длину волны.

Световые спектрографы

Эти инструменты отличаются высокой точностью и способностью к детальному анализу лазерного спектра. Их принцип работы объединяет дифракционные структуры и фотосенсоры для измерения интенсивности излучения на каждой частоте.

Подход к определению длины волны лазера выбирается исходя из нужной степени точности и специфики лазерного устройства.