11:32 Антилазер |
 Недавно американским ученым удалось создать устройство, способное полностью поглощать лазерные лучи. Разработчики назвали этот прибор "антилазер". Многие эксперты предрекают данному устройству большое будущее. Считается, что с помощью него можно будет создавать компьютеры нового поколения. И не только их…Ла́зер (англ. laser, акроним от англ. light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света посредством вынужденного излучения), опти́ческий ква́нтовый генера́тор — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения. Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом (неодим- редкоземельный металл серебристо-белого цвета с золотистым оттенком) стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.  Полвека спустя после того, как был создан первый лазер, ученые создали его антипод. Это устройство, получившее название "антилазер", способно полностью поглотить луч, испускаемый лазером. Столь же широкое применение это устройство вряд ли заслужит, но для некоторых областей техники оно может оказаться незаменимым.Антилазер — это устройство, полностью противоположное лазеру. Оно способно поглощать электромагнитное излучение строго определенных характеристик. Так, например, лазерный луч этот прибор "съест" и не поморщится. А вот проделать то же самое с солнечным светом антилазер уже не может — там слишком большой разброс характеристик составляющих его электромагнитных волн. Надо заметить, что различные схемы рассеивания лазерных лучей были известны научному сообществу уже давно, но практическая реализация идеи была осуществлена лишь сейчас. Еще в 2010 году американский физик Дуглас Стоун с коллегами по Йельскому университету выдвинул идею создания совершенного поглотителя когерентного излучения, то есть устройства, полностью поглощающего волны с согласованной и неизменной разностью фаз и противоположного по принципу работы лазеру. Однако для того, чтобы перейти от теории к практике и создать первый реальный антилазер, нужно было подобрать вещество, которое эффективно поглощало бы когерентные волны вместо того, чтобы их усиливать. Теоретические расчеты показали, что если взять в качестве такого светопоглотителя кремний, то два идентичных лазерных луча определенных длин волн, направленные друг на друга, полностью погаснут, то есть лазерный луч будет поглощен. Итак, новый прибор был создан на основе небольшой кремниевой пластинки. Эксперименты показали, что поглощаемость луча антилазером составляет 99,4 процента. Однако авторы изобретения не планируют останавливаться на достигнутом и надеются, что в ближайшее время им удастся добиться стопроцентной поглощаемости лазера. Сразу после публикации результатов исследования в номере журнала Science от 18 февраля 2011 года некоторые военные эксперты высказали предположение, что такая разработка, судя по всему, наиболее востребована военной промышленностью, как эффективное устройство для защиты от мощного лазерного оружия. Однако профессор Дуглас Стоун сразу же отметил, что подобное заявление лишено каких-либо научных оснований, поскольку "при поглощении лазерного луча вся энергия фотонов не исчезает, а переходит в тепловую. Таким образом, если кто-то попытается "поджарить" вас с помощью лазера, то антилазер их не остановит". Действительно, согласно закону сохранения энергии, последняя не может исчезнуть бесследно — она всего лишь переходит из одной формы в другую. Так что от лазерных пушек предполагаемых инопланетян антилазер не сможет защитить земных астронавтов. Тем не менее, в военной отрасли данный прибор все-таки сможет применяться, хотя и в несколько другом качестве. Подобный материал сможет сводить на нет действие лазерных лучей, использующихся в прицелах и системах наведения, то есть способствовать маскировке объекта. Кроме того, он может эффективно противостоять разрабатываемому ныне "оружию ослепления". Напомню, что последнее было разработано компанией BAE Systems в начале нынешнего года для защиты торговых судов от пиратских нападений. Это оружие представляет собой установку, генерирующую зеленый лазерный луч диаметром 50 сантиметров. Данный луч способен на время ослепить и дезориентировать врага, не повреждая при этом роговицу, хрусталик и сетчатку глаза. Разработчики также позаботились о том, чтобы данный луч позволял "пробить" любые солнцезащитные очки. Однако после презентации такой установки было высказано опасение, что если она вдруг случайно все-таки попадет в руки пиратов (или еще каких-нибудь криминальных элементов), то это весьма усложнит борьбу с ними. Однако теперь беспокоиться не стоит — против данной установки имеется надежная защита в виде антилазера. А вот пираты обзавестись подобным "ноу-хау" вряд ли смогут — его производство достаточно сложно и дорого для стран, расположенных в пиратских регионах. Кроме того, антилазер может быть использован и в других, вполне мирных сферах. Например, в фильтрах для лазерных сенсоров, настроенных на определенные частоты для улавливания биологических веществ или загрязнений в воздухе. (Они используются для выделения слабого и рассеянного при отражении лазерного сигнала на значительном тепловом фоне.) Или же в медицинских приборах, для того чтобы позволить им с большей точностью манипулировать лазерным лучом, направляя его, например, на раковую опухоль. Разработчики уверены, что применение антилазера в онкологии позволит самому лазерному лучу проникать на большую глубину без поражения прилегающих тканей. Однако, по мнению ученых, больше всего антилазер будет востребован в электронике. Например, меняя настройки "антилазера", можно регулировать частоту поглощения луча в оптических переключателях — базовых элементах нового поколения компьютеров, так называемых квантовых компьютеров, использующих фотоны света вместо электронов. А кремниевая основа прибора обещает стать одним из главных преимуществ данного устройства, поскольку этот элемент уже весьма распространен в производстве электронных приборов и микросхем. И хотя сейчас кремниевая пластинка достаточно велика для компьютерных микросхем (ее длина составляет примерно один сантиметр), разработчики утверждают, что смогут уменьшить ее до шести микрометров, то есть до шести тысячных миллиметра, без потери последней основных ее свойств. Но, все-таки, первыми в очереди за лазером были военные и они уже давно поставили лазеры на вооружения. Например, лазерные средства наведения много лет используются сплошь и рядом в самых разных оружейных системах. Нет пока только массовых лазеров очень большой мощности, таких, которые могли бы по соперничать с огнестрельной пушкой в способности наносить урон. Главное преимущество лазерного оружия достаточно очевидна- это доставка энергии к цели на максимально доступной скорости (скорость света), по прямой, с максимальной точностью. Малореально "перехватить” лазерную атаку. Почему? Опять же, по причине скорости распространения лазерного луча. Узнать о его приближении "сильно заранее” не получится. Подлетающую ракету можно наблюдать с достаточно большого расстояния, например посылая в направлении ракеты электромагнитные волны и принимая отражённый сигнал (РЛС). В случае с лазером скорость распространения зондирующего импульса и лазерного луча практически совпадают, так что обнаружить начало обстрела раньше попадания луча в цель – невозможно. Поэтому, осталось не так долго ждать момента, когда мощные лазеры поступят на вооружение, так сказать, в качестве средств доставки энергии к "атакуемому объекту”. Лазеры привлекательны для использования в системах ПВО и ПРО, ведь здесь минимальное время доставки поражающей энергии к цели – ключевой момент. Собственно, лазерные средства ПВО и ПРО уже активно разрабатываются и испытываются. Есть и множество других применений. Скажем, мгновенное "ослепление” систем наведения и наблюдательных систем противника. Здесь планируют использовать сверхмощные лазеры (гигаваттной мощности), очень быстро разрушающие компоненты оптики. Понятно, что оптика тут оказывается по определению открыта для атаки, а "моментальность” действия лазера позволяет (в теории) одной установке выводить из строя множество "биноклей и оптических прицелов”, в какие-то доли секунды. Надо заметить, что оружие, ослепляющее людей, запрещено соответствующей международной конвенцией. Тем не менее, маломощные лазеры уже используют в качестве "нелетального оружия”, вызывающего кратковременную потерю зрения. Так вот, как только лазеры поступят на вооружение, против них придумают защиту. Собственно, можно переформулировать: боевые лазеры не поступят на вооружение раньше, чем против них придумают защиту. Дело в том, что выпустить в свободное плавание "абсолютное оружие” – это не самая привлекательная идея. Защита от лазеров может быть самой разной. Банальный вариант, напрашивающийся на ум каждому начинающему писателю фантасту, – зеркало. Действительно, зеркала отражают свет. Но с зеркалами для лазеров есть большие проблемы. Такое зеркало должно отражать около 100% энергии. Это недостижимо на практике. Особенно если учесть, что защита должна быть установлена на боевой технике, которая в условиях поля боя будет ползать и летать в дыму, песке и копоти. Даже не очень существенное ослабление отражающей способности зеркала приведет к тому, что под воздействием лазерного излучения поверхность зеркала быстро нагреется и, собственно, зеркалу придёт конец. Хуже того, можно специально устроить лазер так, что он быстро лишит самое хорошее зеркало зеркальности. Другой вариант защиты – рассеивание луча. В этом случае перед прикрываемым объектом, на пути лазерного луча, создаётся среда, рассеивающая луч (это может быть облако аэрозоли или даже турбулентность в атмосферном воздухе). Рассеянный луч не страшен, так как главная "ударная сила” лазера в том, что энергия излучения фокусируется на малой площади. Особой трудности с рассеиванием лазерного луча с помощью того или иного "атмосферного эффекта” – нет. Проблема тут другая: как очень быстро (доли секунды) доставить "рассеивающее облако” в нужную точку пространства. Впрочем, нужная среда может образоваться непосредственно в месте попадания луча по некой "лазерной броне” – например, вещество брони активно испаряется. Но наиболее перспективно выглядит использование для защиты от лазеров метаматериалов (искусственных материалов, с особыми, заданными при конструировании материала, свойствами). Метаматериалы, обладающие свойствами по рассеиванию лазерного излучения, но при этом имеющие подходящие для практического применения "механические параметры” могут быть включены в состав брони. При этом, лазерное излучение, по самой своей природе, сильно облегчает задачу конструирования нужного метаматериала, ведь обеспечить заданные электромагнитные свойства в узком диапазоне частот (а лазерное излучение монохромно, да ещё и когерентно) – гораздо проще, чем сделать что-то универсальное (как в случае с электромагнитной невидимостью). Или, в принципе, также возможно создание на боевой технике "лазероотвода", по принципу громоотвода. В дальнейшем, с возможностью, аккамулировать энергию лазерного воздействия... Американские ученые и инженеры разрабатывают технологию беспроводного энергоснабжения. Лазерные лучи эффективно выполняют функцию электропроводов в случае с малыми БПЛА ( Беспилотные летательные аппараты ). Разработчики уверяют: настанет день, когда лазер обеспечит электричеством даже орбитальные спутники. Технология передачи энергии с использованием лазеров принадлежит инжиниринговой компании LaserMotive, получившей за эту разработку приз НАСА в размере 900 тысяч долларов. Правда, на момент первой демонстрации технологии в 2009 году КПД не превышал 10%, однако соучредитель LaserMotive Том Наджент убежден в высоком потенциале разработки. Для энергоснабжения объекта с помощью лазера требуется лишь установить приемник (потребитель электроэнергии) и передатчик (лазер, подключенный к источнику тока). Для начала эксплуатации системы не требуется длительные и дорогостоящие монтаж и прокладывание кабелей. Итак, похоже, в мире может наступить новая эпоха — эпоха антилазеров. И, без всякого сомнения, она принесет с собой новый прорыв в различных электронных технологиях и сферах жизни… Почитать Плазма Антон Евсеев http://nplit.ru/news/item/f00/s05/n0000590/index.shtml http://dxdt.ru/2008/03/04/1190/ http://news.rambler.ru/16779867/ |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |