Совсем немного о лазерах.

  Лазер ещё столетие назад был утопией для учёных и источником вдохновения для писателей . Чего только стоит “ Гиперболоид инженера Гарина “ ! Сейчас , в современной жизни , он столь же незаменим , как незаметен . И тем более замечателен путь от мысли до реального устройства , возможности которого ещё далеко не исчерпаны .

 
  Лазер (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усиление света в  результате вынужденного излучения) был теоретически обоснован в начале прошлого века Альбертом Эйнштейном . Эксперименты с лазерным оборудованием начались в 30-х годах , а лазеры, в современном понимании , в 60-х. Как же рождался лазер ?

•  1916г.- А.Эйнштейном предсказано существование явления вынужденного волнового излучения ( образование нового фотона под воздействием индуцирующего , причём индуцирующий не поглощается , и оба фотона имеют ту же энергию , импульс , фазу и поляризацию , то есть , являются когерентными ) .

•  1927-1930 - строгое , с точки зрения квантовой механики , обоснование Полем Дираком вынужденного излучения .

•  1928г.- экспериментальное подтверждение существования вынужденного излучения Р.Ладенбургом и Г.Копферманном .
•  1940г.- В.Фабрикантом и Ф.Бутаевой предсказана возможность использования вынужденного излучения среды с инверсией населённости ( выведенной из термодинамиче- ского равновесия ) для усиления электромагнитного излучения .
•  1950г.- А.Кастлером предложена методика оптической накачки среды для создания в ней инверсной населённости .
•  1952г.- реализована на практике Бросселем , Винтером и Кастлером .
•  1954г.- создан первый микроволновый генератор - мазер . Мазер - квантовый генератор электромагнитных волн сантиметрового диапазона ( Ч.Таунс ) .

•  1960г.- продемонстрирован первый оптический квантовый генератор - лазер . В качестве активной среды использован кристалл искуственного рубина . Работал в импульсном режиме на длине волны в 694.3 нанометра . Роды прошли успешно .

 Лазер — источник оптического когерентного излучения , характеризующийся высокой направленностью и большой плотностью энергии . Принцип действия лазера состо-ит в преобразовании различных видов энергии в энергию лазерного излучения. Преобразование происходит в , так называемой , активной среде , для образования которой могут быть использованы : электрический разряд в газах , химические реакции , бомбардировка электронным лучом и другие методы .
   По типу рабочего тела лазеры подразделяют на газовые , жидкостные и твердотельные ( на диэлектрических кристаллах , стёклах , полупроводниках ) .
  Благодаря своим уникальным свойствам лазерные устройства нашли широкое применение в научных исследованиях ( в физике , химии , биологии и др. ) и в практических целях . В машиностроении это обработка материалов , сварка , сверление , резка , технические измерения . В медицине — стерильное и бескровное рассечение и разрушение тканей ( световой скальпель ) . Лазерам обязаны оптическая связь и локация . Незаменимы они и для осуществления управляемого ядерного синтеза.
В повседневной жизни это CD-устройства , сканеры штрих-кодов и многое другое , без чего обходиться уже непривычно .
 Ещё одно свойство лазеров - возможность получения ярких и чистых цветов , чем немедленно воспользовались режиссёры разнообразных шоу . В этих целях в России ( тогда СССР ) лазерные устройства были впервые применены на концертах Софии Ротару в начале 80-х годов прошлого столетия . Это были иполинских размеров газовые лазеры с интенсивным водяным охлаждением , почти намертво привязанные к одному месту .
    С   развитием технологии лазерных материалов появились компактные лазерные устройства с широкими возможностями .
   Наиболее простым , надёжным , лёгким в настройке , дешевым и ,следовательно ,распространённым является одноцветный ( монохромный ) лазер . В силу некоторых особенностей , в первую очередь востребованы зелёные лазеры. Дело в том , что зелёный луч ( длина волны 532 нанометра ) выглядит для человеческого глаза в 2-3 раза ярче чем , например ,красный ( 635 нм ) при прочих равных условиях .

   Современные лазерные устройства позволяют получать динамичные проекции на плоскости и в пространстве , объёмные фигуры , логотипы , бегущие строки и т.п. Эффект достигается , в том числе , использованием высокоточных шаговых микродвигателей для механического управления лучом и интеллектуальным обеспечением . Для удобства использо- вания или первоначального тестирования устройства оснащены готовыми программами , заложенными в памяти ( обычно до 100 ) .
 Непосредственно направление и скорость перемещения лазерного луча обеспечивает сканер . Сканер ( от английского scan – поле зрения ) - прибор для осуществления управляемого пространственного перемещения узкого , направленного излучения ( луча света ) .
 Управляется различными типами лазерных устройств . Одним из крупных поставщиков сканеров в Европу является фирма Cambridge Technology ( США ) .

 Лазерные устройства бывают :

1 – без внешнего управления , только со звуковой активацией записанных в памяти программ . Это наиболее простые и , следовательно , дешёвые виды устройств .
2 — с применением контроллера DMX-512 . Могут работать в режимах :

• управление по протоколу DMX-512 . Это означает управление по одной линии связи 512-ю каналами одновременно . Некоторые сложные приборы используют до 34-х ка-налов . Лазерные устройства обычно используют 4- 16 каналов . Один канал управляет одним параметром луча , например , отклонением или скоростью перемещения .
• звуковая активация ( см. выше ) .
• режим синхронной работы нескольких лазеров. Подразумевает работу по протоколу ILDA с использованием , например , контроллера QM2000 PANGOLIN ( производство США ) .

 3 — внешнее управление при помощи программного обеспечения . Программное обеспечение производят такие фирмы как Pangolin , DSP , Phoenix , RIYA и др.

 Разработка большого количество моделей и серий лазерных устройств обусловлена разнообразием условий и масштабов мероприятий . Очевидно , наиболее востребовано оборудование для дискотек и клубов . При этом требования для таких устройств весьма высоки . Это небольшие габариты и вес ( обычно до 3-х килограммов ) , широкий угол сканирования , максимальное количество готовых программ и звуковых эффектов .

   По упомянутым выше причинам зелёный лазер наиболее заметен на расстоянии , что важно при проведении массовых мероприятий . Его высокая интенсивность обеспечивает лазерные световые эффекты даже при ярком солнечном свете . Например , для уличного применения :
LASERPORT 8000 , монохромный , зелёный . Номинальная мощность - 8 Вт , максимальная — 10 Вт . Диаметр луча — 3мм , угол сканирования ( развёртка ) - 80 градусов,
скорость проекции -60000 точек в секунду . Оптический банк с 6-ю одиночными лучами .
Полная влагопылезащита . Производитель — Германия . Управление по ILDA , DMX , SMS ( по телефону ) , ориентировочная цена — 60000 евро) .

Для менее масштабных проектов , например , как оборудование для дискотек и клубов , в Европе выпускается множество серий и моделей лазерных устройств различных производителей .

POWER VX 1000 BEAMIE – 1000

• мощнность 1 Вт , монохроматический , зелёный , 532 нм , диаметр луча — 3 мм .
• Расходимость луча до 1.2 мрад до 1.5 мрад
• Развёртка 60 гр. 80 гр.
• Скорость сканирования 45000 точек/сек 30000/45000* точек/сек
• Производитель MediaLas ( Германия ) Bocatec ( Германия )
• Ориентировочная цена 430000 р. 220000/305000* р.
•  управление ILDA , DMX .

*при использовании сканера Eye Magic – 45 K ( Греция ).

Более бюджетным может быть вариант использования KVANT Maxim MX-1W ( зелёный , диаметр луча 2.5 мм , расходимость менее 1 мрад , развёртка 80 гр. , скорость ска-
нирования 35000 точек/сек ) . Производитель — Словакия .
 Ориентировочная цена — 300000 р.

Но пользователи отмечают нечёткость картинки при углах сканирования близких к максимальным и возможность отказов после транс-портировки .

 Единственным существенным недостатком зелёных лазеров ( в коммерческом смысле ) , очевидно , следует считать их широкую распространённость .  Однако , зрелищность лазерных шоу трудно ограничить использованием только монохромных ( одноцветных ) лазеров. Фантазия устроителей потребовала создания многоцветных лазерных устройств , различных по мощности и возможностям в зависимости от масштаба и характера мероприятий .

 Полноцветные лазерные проекторы генерируют , за редким исключением , зелёный , синий и красный цвета , путём же их комбинации ( интерференции ) получают до 16 миллионов оттенков , включая белый . В качестве источников используются твердотельные лазерные диоды . Это обусловлено их долговечностью ( ресурс не менее 10000 часов до начала падения мощности ) , компактностью устройств и пригодностью к транспортировке . Последнее особенно важно при устройстве концертов , гастрольных туров и т.п. Таким уст
ройствам , как правило , вполне достаточно воздушного охлаждения . В Европе представлены множеством серий и моделей . Лазерный проектор с электронным управлением

INFINITY 2100RGB ALKOR 2*

• Мощность 2.1 Вт 2 Вт , максимальная 2.4 Вт
• Диаметр луча 3.5 мм 2 мм
• Развёртка 70 гр. 80 гр.
• Расходимость луча 1 мрад 1 мрад
• Скорость сканирования 60000 точек/сек 60000 точек/сек
• Красный 0.7 Вт/637 нм 0.9 Вт/655 нм
• Синий 0.5 Вт/450 нм 0.5 Вт/442 нм
• Зелёный 0.8 Вт/532 нм 1 Вт/532 нм
• Производитель MediaLas ( Германия ) Bocatec ( Германия )
• Ориентировочная цена 1223000 р. 1596000 р.
• *Ресурс работы 10000 часов.

  Для небольших помещений могут быть использованы относительно маломощные и компактные лазеры, такие как SHAUVET Scorpion Storm MG(зелёный , 30 мВт , звуковая активация или ручное управление , со сдвоенным двигателем , обеспечивающим вращение и эффект дрожания , ориентировочная цена - 7750 р. ) или ShowLight SL101 G ( зелёный , 30 мВт , звуковая активация , 50 картинок , ориентировочная цена — 4500 р. ) .
  Более разнообразные лазерные световые эффекты достигаются путём использования лазеров с эффектом трёх цветов . Например , CHAUVET Scorpion Storm RGX ( красный — 80 мВт , зелёный — 30 мВт , управление по протоколу DMX - 512 , 4 канала , или звуковая активация , ориентировочная цена — 10200 р. ) или ShowLight SL66RGY мини 3D (красный-80 мВт , зелёный — 20 мВт , автоматическая и звуковая активация , ориентировочная цена- 5200 р. ) . Это подходящее оборудование для клубов, ресторанов , магазинов и т.п. .
   Эффективность работы лазерных устройств зависит , прежде всего , от правильного выбора их типа и мощности для данных конкретных условий . Так , в задымлённых помещениях нет необходимости создания сложных кадров при сохранении зрелищности , т.е. возможно использование относительно дешёвых устройств с шаговыми двигателями . Системы же с более высокой скоростью сканирования требуют приборов с гальваникой ( использование изменения угла наклона отражающей поверхности электропроводящей жидкости в зависимости от силы проходящего через неё тока ) .
   Необходимая мощность лазера определяется , во-первых , размерами зала , в основном его длиной . Для вышеупомянутых систем : POWER VX 1000 и BEAMIE -1000 длина должна составлять менее 70 метров , CHAUVET Scorpion Storm MG и ShowLight SL101 G - менее 10-15 метров , CHAUVET Scorpion Storm RGX и ShowLight SL66 RGY - около 70 метров . Для использования на открытых площадках необходима мощность более 2 Вт . Далее , во- вторых , важна общая освещённость зала при работе лазера . В третьих , задымлённость зала увеличивает рассеяние луча и поглощает его мощность , уменьшая радиус эффективного действия . Сочетание всех этих факторов делает желательной консультацию с опытным инженером для достижения максимальных результатов .
 Массовость мероприятий с использованием лазеров обуславливает особое отношения к безопасности последних . Высокая энергетическая плотность лазерного луча угрожает ожогами , повреждениями ( в том числе необратимыми ) зрительного аппарата человека. Это накладывает дополнительную ответственность на производителей приборов и устроите-лей лазерных шоу .  Испытания и сертификация лазерных устройств производится по IEC 60825 . Стандарт в равной степени относится к лазерам и светодиодам . Опасным считается не только видимый диапазон ( 400 нм — 1400 нм ) , но и весь оптический спектр ( 180 нм — 1 см ) .
В видимом диапазоне излучение опасно прежде всего для сетчатки глаза , невидимый спектр угрожает роговице . Стандарт подразделяет лазеры по опасности излучения по следующим классам :

 Класс 1 — безопасен для глаз при всех условиях эксплуатации .

 Класс 1М — безопасен без использования оптических приборов ( например ,бинокль , телескоп ) .

 Класс 2 — безопасен для случайного просмотра невооружённым глазом ( А лазеры класса 2 ) . Применим в диапазоне видимого света ( 400 нм — 700 нм ) . Это прибли- зительно соответствует излучению мощностью до 1 мВт непрерывной волны или немного больше , если время эмиссии составляет менее 0.25 секунды . В этот класс попадают многие лазерные указатели и измерительные приборы .  Класс 2 — безопасен при рассматривании без применения оптических приборов . По сравнению с классом 1М — для лазерных пучков большего диаметра или с большим расхождением , для которых интенсивность света , проходящего через зрачок не может превышать лимита для 2-ого класса .

 Класс 3R — возможно превышение нормы по сравнению с лазерами 2-ого класса  с низким риском травматизма . Обычно включает лазеры мощностью до 5 мВт ( кроме импульсных лазеров ).

 Класс 3B — опасен не только при прямом воздействии , но и в случае отражения. Безопасен при отражении от матовой поверхности . Включает лазеры непрерывного действия ощностью до 0.5 Вт и длиной волны от 315нм до дальнего инфракрасного спектра . Лазеры того класса должны быть защищены от проникновения и снабжены защитной блокировкой .

 Класс 4 — наивысшая степень опасности лазера .К этому классу относятся все лазеры мощнее класса 3B . Такие лазеры опасны ожогами кожи и глазными травмами при прямом , рассеянном или косвенном просмотре луча . Пожароопасны , особенно в присутствии легковоспламеняющихся летучих веществ .

 Все лазеры должны быть маркированы по классу опасности . Технология лазерных устройств стремительно развивается , так что в ближайшее ремя следует ожидать новинок в лазерной промышленности . Семимильными шагами движется вперёд военная техника , создавая боевые лазеры. Светоотдача современных лазерных иодов не достигла и десятой доли от теоретической …

 Ждём !