Лазерна вказівка
Найбільш поширені червоні лазерні указки потужністю до 1-20 мВт, не так часто зустрічаються указки до 100-200 мВт. Найбільш потужні серійно вироблені указки: зелені до 1Вт і сині - до 5 Вт, зелені до 2 пн.
Ранні моделі лазерних вказівок використовували гелій-неонові (HeNe) газові лазери і випромінювали в діапазоні 633 нм. Вони мали потужність не більше 1 мВт і були дуже громіздкими і дорогими. Зараз лазерні указки, як правило, використовують менш дорогі червоні діоди з довжиною хвилі 650-670 нм. Указки трохи дорожче використовують оранжево-червоні діоди з λ = 635 нм, які роблять їх більш яскравими для очей, так як людське око бачить світло з λ = 635 нм краще, ніж світло з λ = 670 нм. Виробляються і лазерні указки інших квітів; наприклад, зелена указка з λ = 532 нм - хороша альтернатива червоної з λ = 635 нм, оскільки людське око приблизно в кілька разів чутливіші до зеленого світла в порівнянні з червоним. Останнім часом з'явилися у продажу жовто-помаранчеві указки з λ = 593,5 нм і сині лазерні указки з λ = 473 нм.
Червоні лазерні указки Правити
Більш рідкісні червоні лазерні указки використовують твердотільний лазер з діодним накачуванням (англ. Diode-pumped solid-state laser. DPSS) і працюють на довжині хвилі 671 нм. Відрізняються від вказівок на лазерному діоді круглим перетином променя (у звичайній лазерної указки промінь сплощений внаслідок астигматизму резонатора лазерного діода).
Зелені лазерні указки (510-530нм) Правити
Зелені лазерні указки з використанням DPSS (532нм) Правити
Луч лазерної указки 100МВт, спрямований в нічне небо.
Найчастіше дешеві зелені DPSS лазерні указки мають недостатньо якісну систему фільтрації ІК-лазерного випромінювання (воно може бути в десятки разів могутніше, ніж заявлена потужність в зеленому кольорі) і становлять небезпеку для здоров'я.
Спочатку потужним (зазвичай 200-1000мВт) інфрачервоним лазерним діодом з λ = 808 нм накачується кристал ортованадата ітрію, легований неодимом (Nd: YVO4), де випромінюванняперетвориться в 1064 нм. Потім, проходячи через кристал титанів-фосфату калію (KTiOPO4. Скорочено KTP), частота випромінювання подвоюється (1064 нм → 532нм) і виходить видимий зелене світло. Генерація і висновок зеленого випромінювання забезпечуються дзеркалами, одне з яких повністю відображає випромінювання з довжиною хвилі 1064 і 532 нм і повністю пропускає випромінювання накачування 808 нм, а інше повністю відображає випромінювання 1064 нм, але повністю пропускає 532 нм. Частково відбивається і випромінювання накачування.
У більшості сучасних зелених лазерних вказівок кристали ванадату ітрію і KTP разом з дзеркалами резонатора об'єднані в так званий «мікрочіп» - склейку з двох кристалів з напиляним на межі дзеркалами. Для генерації лазерного випромінювання досить сфокусувати всередині кристала Nd: YVO4 випромінювання лазерного діода накачування.
ККД схеми сильно залежить від потужності накачування і може досягати не більше 20%. Крім зеленого світла такий лазер випромінює значну потужність в ІК на довжинах хвиль 808 і 1064 нм, тому в таких указка обов'язково потрібно встановлювати інфрачервоний фільтр (IR-фільтр), щоб прибрати залишки ІК-випромінювання і уникнути пошкодження зору. У недорогих варіантах зелених вказівок такий фільтр можуть не встановлювати, в такому випадку навіть указка з потужністю 1-5 мВт представляє серйозну небезпеку для зору, так як потужність ІЧ-випромінювання може досягати десятків милливатт. Випромінювання 1064 нм сфокусовано майже так само добре, як і зелене і становить небезпеку при попаданні в око навіть на великій дистанції, тоді як випромінювання накачування 808 нм сильно розфокусувати і не сконцентровано вздовж променя, створивши небезпеку на відстані до декількох метрів.
Варто відзначити високе енергоспоживання зелених лазерів - споживаний струм досягає сотень міліампер. Так як ефективність генерації і подвоєння з ростом потужності накачування швидко зростає, збільшення вихідної потужності з 5 до 100 мВт призводить до підвищення споживаного струму лише приблизно в два рази.
Малі розміри зеленої лазерної указки не дозволяють встановити в них систему стабілізації температури лазерного діода і активних середовищ. Особливо сильний вплив температура надає на довжину хвилі, що випромінюється лазерним діодом, що призводить до відтоку її з максимуму лінії поглинання неодиму та падіння вихідної потужності. Це призводить до того, що такі вказівки нестабільно працюють при зміні температури. Частково цей недолік усувається шляхом стабілізації потужності випромінювання на виході лазера. Для цього на виході встановлюють светоделітель (роль якого виконує ІК-фільтр, від якого відбивається частина випромінювання) і фотодіод, і вводять негативний зворотний зв'язок. Недоліком такого рішення є можливість виходу з ладу лазерного діода при значному відхиленні температури, при якому система стабілізації, компенсуючи падіння вихідної потужності, змушена значно підняти струм через нього.
473 нм (бірюзовий колір) Правити
445 нм (синій колір) Правити
У цих лазерних указка світло випромінюється потужним синім лазерним діодом в 1-5 Вт. Більшість подібних вказівок відноситься до 4-го класу лазерної небезпеки і представляє дуже серйозну небезпеку для очей та шкіри як безпосередньо, так і у вигляді розсіяного поверхнею випромінювання.
Активне поширення сині указки отримали в зв'язку з серійним випуском потужних лазерних діодів, в основному для компактних LED-проекторів, наприклад Casio Slim.
Фіолетові лазерні указки (405нм) Правити
Світло в фіолетових указка генерується лазерним діодом, що випромінюють промінь з довжиною хвилі 405 нм. Ці лазери використовуються в програвачах для запису Blu-ray Disc. Довжина хвилі 405 нм знаходиться на межі діапазону, сприйманого людським зором і тому лазерне випромінювання таких вказівок здається тьмяним. Однак, світло указки викликає флюоресценцію деяких предметів, на які він спрямований, яскравість якої для ока вище, ніж яскравість самого лазера. Навіть самі малопотужні з них надзвичайно небезпечні для шкіри і очей.
Фіолетові лазерні указки з'явилися відразу після появи Blu-ray -Привід, в зв'язку з початком масового виробництва лазерних діодів на 405 нм.
Жовті лазерні указки Правити
У жовтих лазерних указка використовується DPSS лазер, що випромінює одночасно дві лінії: 1064 нм і +1342 нм. Це випромінювання потрапляє в нелінійний кристал, який поглинає фотони цих двох ліній і випромінює фотони 593,5 нм (сумарна енергія 1064 та 1342 нм фотонів дорівнює енергії фотона 593,5 нм). ККД таких жовтих лазерів становить близько 1%.
Використання лазерних вказівок Правити
- Лазерні указки зазвичай використовуються в освітніх установах і на бізнес-презентаціях замість звичайних вказівок. Бувають вбудовані в ПДУ проекторів або комп'ютерні ПДУ для презентацій. Червоні лазерні указки можуть використовуватися в приміщеннях і ввечері на відкритих просторах. Зелені лазерні указки можуть використовуватися в тих же умовах, але вони, на відміну від червоних, добре видно на вулиці вдень і на далеких відстанях. Єдиним недоліком лазерних вказівок при вказування на ціль є ривки точки, так як людська рука не може довго перебувати в нерухомому стані через тремору.
- Світлове пляма, утворене лазерною указкою, привертає кішок, собак та інших домашніх тварин, викликаючи сильне прагнення зловити його, що нерідко використовується людьми в іграх з цими тваринами. Однак, зелені лазерні указки через значно більшої яскравості променя можуть лякати тварина. Не слід також забувати, що промінь лазерної указки, спрямований в очі людини або тварини, може пошкодити сітківку.
- Зелені лазерні указки можуть використовуватися для аматорської астрономії. У безмісячну ніч промінь зеленої лазерної указки може використовуватися для вказування на зірки і сузір'я. Також лазерна указка може використовуватися для юстування телескопів і для дослідження форми поверхонь дзеркал телескопів (як тіньовим методом, так і інтерферометричної).
- Точно встановлена лазерна указка може використовуватися як лазерний цілевказівник. щоб націлити вогнепальну або пневматичну зброю.
- Лазерні указки використовують в своїх конструкціях радіоаматори, як елемент зв'язку в межах видимості.
- Червона указка зі знятим коллиматором використовується в аматорській голографії. Це одне з небагатьох застосувань лазера в побуті, де використовується саме найцінніше властивість лазера, в корені відрізняє його від світлодіода - когерентність випромінювання. Не всі лазерні указки володіють достатньою когерентністю, тому може знадобитися вибір відповідного примірника і підбір струму лазерного діода. Когерентність можна оцінити в домашніх умовах, наприклад, спостерігаючи інтерференцію за допомогою плоскопараллельной скляної пластини товщиною 1-2 см.
- У лабораторній практиці лазерна указка (особливо зелена) є вельми корисним інструментом, що має безліч застосувань-зокрема, вона може бути використана для виявлення в рідини, газі або будь-якому прозорому речовині (наприклад, оптичному склі) малої кількості механічних домішок або суспензій, непомітного неозброєному оці. Зелена, а особливо, синя або фіолетова указки в поєднанні з відповідним світлофільтром, що не пропускає її випромінювання, дозволяють візуально виявити слабку флюоресценцію, наприклад, пов'язану із забрудненням поверхні органічними речовинами.
- Лазерна указка, як джерело узконаправленного когерентного світла, може бути використана на шкільних уроках фізики для демонстрації наочних дослідів з оптики: відображення і заломлення світла, дифракція і інтерференція, флюоресценція (із зеленою або синьою указкою), світловоди тощо.
Лазерне випромінювання небезпечно при попаданні в очі.
Звичайні лазерні указки мають потужність 1-5 мВт і відносяться до класу небезпеки 2 - 3А і можуть становити небезпеку, якщо направляти промінь в людське око досить тривалий час або через оптичні прилади. Лазерні указки потужністю 50-300 мВт відносяться до класу 3B і здатні заподіяти сильні пошкодження сітківки ока навіть при короткочасному попаданні прямого лазерного променя, а також дзеркально або дифузно відбитого. Навіть малопотужні зелені DPSS указки використовують всередині набагато більш потужні ІК-лазери і часто не забезпечують достатньої фільтрації інфрачервоного випромінювання. Подібне випромінювання невидиме і через це більш небезпечно для зору людини і тварин.
Все численніші «лазерні інциденти» викликають вУкаіни, Канаді, США і Великобританії вимоги обмежити або заборонити лазерні указки. Уже зараз в Новому Південному Уельсі передбачений штраф за володіння лазерною указкою, а за «лазерне напад» - термін позбавлення волі до 14 років.