|
 Seperti yang dibuktikan oleh fakta, sinar laser dapat membawa tenaga yang cukup untuk dapat melakukan operasi, menggerudi berlian dan bahkan memanaskan sejumlah mikroskopik zat hingga suhu berjuta-juta darjah.
Berapa banyak tenaga yang dapat dibawa pancaran laser? Itu bergantung pada jenis laser, kekuatan sumber yang membekalkannya, dan juga pada keadaan operasinya, yang menentukan kecekapan menggunakan tenaga yang dibekalkan.
Dan dengan laser CW, tenaga input terus ditukar menjadi tenaga radiasi yang dipancarkan oleh laser. Kekuatan pancaran yang dipancarkan oleh laser tersebut berkisar antara miliwatt hingga puluhan kilowatt (jumlah yang sama dengan seribu ribu watt mentol yang dipancarkan dalam julat yang dapat dilihat). Dengan pancaran kilowatt cahaya ini, yang difokuskan dengan betul, misalnya dengan lensa, adalah mungkin untuk memotong kepingan keluli setebal sentimeter kulit kapal dengan kelajuan kira-kira satu sentimeter sesaat. Laser yang kurang kuat digunakan untuk tujuan lain yang tidak memerlukan pancaran cahaya yang kuat.
 Laser paling kuat yang dilihat dengan mata sendiri di Institut Penyelidikan Angkatan Laut Tentera Laut AS di Washington, DC, sepatutnya memancarkan pancaran sekitar satu megawatt (juta watt, atau ribu kilowatt) dalam beberapa saat. Laser ini, bersama dengan alat bantu, menempati dua bilik makmal yang agak besar. Tidak ada yang mengejutkan di sini, kerana kekuatan rasuknya sama dengan kekuatan kira-kira lima puluh enjin kereta penumpang kelas menengah.
Walau bagaimanapun, untuk banyak tujuan, rasuk megawatt lemah dan memerlukan rasuk yang lebih kuat. Sebagai contoh, laser "lunar" sepatutnya menghantar pancaran dengan kekuatan beberapa juta watt. Sinar cahaya setelah pantulan dari Bulan kembali ke Bumi sangat lemah kerana penyerapan dan penyerakan di atmosfera Bumi, hamburan di permukaan Bulan, dan lain-lain. Sensitiviti peralatan yang merakam cahaya yang dipantulkan tidak termasuk kemungkinan menggunakan tradisional bahkan sumber cahaya terkuat untuk mencari Bulan. Pancaran cahaya yang cukup kuat hanya dapat memberikan laser dengan kekuatan beberapa megawatt. Untuk memulakan tindak balas termonuklear, laser yang lebih kuat diperlukan - kekuatannya harus berada pada urutan sekurang-kurangnya beberapa juta megawatt.
Penciptaan laser gelombang berterusan yang kuat belum realistik. Laser seperti itu semestinya mempunyai dimensi mengerikan. Ini juga akan menjadi tugas yang sukar untuk memberikan tenaga yang besar, dan juga sukar untuk membuat penyejukan. Kecekapan laser biasanya berkisar antara beberapa hingga sepuluh persen, sehingga hanya sebahagian kecil dari input tenaga ke laser yang dipancarkan sebagai radiasi. Selebihnya habis, akhirnya berubah menjadi panas, yang mesti dikeluarkan dari pemasangan laser, menyebabkan penyejukan yang cukup kuat.
Laser yang secara berterusan memancarkan pancaran satu juta megawatt akan menghabiskan tenaga yang dihasilkan secara serentak oleh beberapa ribu loji janakuasa bersaiz sederhana. Selama penggunaan laser seperti itu, berjuta-juta pengguna terpaksa kehilangan bekalan elektrik. Mungkin ia masih boleh diselesaikan, tetapi bagaimana raksasa seperti itu dapat disejukkan?
Namun, walaupun terdapat keperluan untuk pancaran cahaya yang kuat, tidak perlu membuat laser cw seperti itu.Maksudnya adalah bahawa dalam semua aplikasi di mana terdapat keperluan untuk pancaran laser berkekuatan tinggi, sangat tidak penting sama ada laser akan memancarkan radiasi dalam seperseribu atau sepersejuta saat. Selalunya, sinaran laser hanya diperlukan untuk jangka masa yang pendek. Ringkasnya, kita bercakap mengenai fakta bahawa pancaran laser mempunyai masa untuk menyebabkan kesan yang diinginkan pada objek yang diterima sebelum datang ke proses yang tidak diinginkan yang berkaitan dengan tenaga radiasi laser yang diserap oleh objek. Jika, misalnya, ketika menggunakan sinar laser untuk mengeluarkan tisu yang berpenyakit selama operasi, kilatan berlangsung terlalu lama, maka tisu sihat yang berdekatan dengan orang sakit juga dapat menjadi panas yang berbahaya. Sekiranya sinaran laser berterusan digunakan untuk mengebor lubang pada berlian dan bukannya kilatan individu, berlian akan menjadi terlalu panas, cair, dan sebagai hasilnya, sebahagian besar berlian akan menguap.
 Contoh yang diberikan menunjukkan perlunya menggunakan denyutan laser pendek sedemikian rupa sehingga tenaga yang diserap oleh objek yang disinari tidak mempunyai masa untuk menghilang kerana proses konduksi haba. Sudah tentu, terdapat banyak lagi mekanisme pembuangan tenaga yang tidak diingini dan sering berbahaya. Dalam kes umum, kita bercakap mengenai fakta bahawa pancaran laser mempunyai masa untuk menyelesaikan tugasnya sebelum faktor-faktor di atas mengganggu dengannya. Inilah sebabnya mengapa, dalam banyak peranti, denyutan laser mestilah sangat pendek, dengan ungkapan "sangat pendek" kadang-kadang bermaksud satu nanodetik atau lebih sedikit masa.
Sekarang menjadi jelas bagi kita, ditentukan oleh keperluan, idea sederhana untuk menjimatkan tenaga, yang berdasarkannya memungkinkan memperoleh pancaran kekuatan raksasa pada penggunaan tenaga yang relatif rendah. Daripada menghasilkan, katakanlah, satu joule tenaga dalam bentuk radiasi (ini adalah jumlah yang sangat kecil) untuk sesaat, atau memancarkan pancaran satu watt (1 W = 1 J / s), ia hanya mengikuti jumlah yang sama tenaga (satu joule) mengeluarkan lebih cepat sebagai nadi yang agak pendek. Semakin pendek nadi, semakin tinggi daya pancaran. Sekiranya, misalnya, ledakan radiasi berlangsung satu milisaat (satu mikrodetik, satu nanodetik), maka pancaran akan mempunyai daya 1000 kali lebih tinggi (relatif).
Jelasnya, dengan sumbangan tenaga 1000 kali lebih besar (1 kJ dan bukannya 1 J), ia akan menjadi (dalam setiap kes di atas) bahawa rasuk 1000 kali lebih kuat. Sekiranya masa pelepasan (pelepasan) berjumlah nilai urutan satu nanodetik, maka dalam hal ini rasuk dengan kekuatan satu terawatt akan diperoleh. Berfokus, misalnya, dengan lensa di permukaan badan ke titik berdiameter kira-kira 0.1 mm, sinar seperti itu akan memberikan fokus intensiti yang tidak dapat dibayangkan - 10 hingga daya ke-20 W / m2! (Sebagai perbandingan, intensiti cahaya mentol 100 watt pada jarak 1 m dari itu berada pada urutan beberapa sepersepuluh watt per meter persegi.)
Masih ada satu persoalan, yang nampaknya tidak bersalah pada pandangan pertama: bagaimana mengurangkan masa radiasi laser untuk jumlah tenaga pancaran tertentu? Tugas seperti itu adalah masalah kompleks dari segi fizikal dan teknikal. Kami tidak akan membahas kehalusan seperti ini di sini, kerana untuk cerita kami, isu menerima denyutan pendek terlalu istimewa. Walau bagaimanapun, hari ini keadaannya adalah seperti berikut: masa pelepasan cahaya oleh laser berdenyut tanpa peranti tambahan yang akan memaksa laser untuk memancarkan cahaya lebih cepat adalah pada urutan beberapa mikrodetik (atau sepersepuluh seperseribu kedua).
Penggunaan peranti tambahan, pengoperasiannya berdasarkan pada beberapa fenomena fizikal, akan membantu mengurangkan masa ini menjadi nilai urutan picosecond. Berkat ini, hari ini adalah mungkin untuk mendapatkan denyutan laser gergasi, kekuatan maksimumnya bahkan dapat mencapai beberapa ratus terawat.Sudah tentu, pancaran kuat seperti itu hanya diperlukan pada alat khas (contohnya, untuk memulakan tindak balas termonuklear). Dalam banyak kes lain, denyutan daya jauh lebih rendah digunakan.
Sekarang mari kita tanyakan satu soalan penting: adakah mungkin untuk mendapatkan pancaran cahaya yang kuat seperti itu lebih murah dan mudah, dengan bantuan lampu berkuasa tinggi tradisional? Ini merujuk kepada kedua-dua lampu yang beroperasi dalam mod berterusan (contohnya, lampu reflektor pesawat atau kamera pawagam), dan lampu kilat (contohnya, lampu suluh yang digunakan dalam fotografi).
Jawapannya bergantung pada jenis balok yang ingin kita dapatkan, atau, dengan kata lain, kekuatan apa dan perbezaan apa yang kita bicarakan. Sekiranya kita tidak peduli dengan perbezaan rasuk, maka lampu tradisional hanya mampu bersaing dengan laser hingga batas tertentu. Walau bagaimanapun, had ini terletak di bawah satu terawatt. Di atas tahap ini, laser tidak mempunyai pesaing.
Sudah tentu, rasuk yang kurang berbeza dan lebih kuat yang kita mahukan, semakin rendah batasnya, dan di atasnya kita harus meninggalkan sumber cahaya tradisional dan beralih ke laser. Seperti yang telah disebutkan, sumber cahaya klasik tidak akan dapat memenuhi syarat ketepatan tinggi yang dikenakan pada sumber cahaya ketika mengukur jarak dari Bumi ke Bulan. Dalam eksperimen ini, laser berdenyut harus digunakan.
Gavrilova N.V.
|
