ЛА́ЗЕРНАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ

ЛА́ЗЕРНАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ, спо­соб воз­дей­ст­вия ла­зер­ным из­лу­че­ни­ем на объ­ект (ве­ще­ст­во, ма­те­ри­ал, из­де­лие) с це­лью тре­буе­мо­го из­ме­не­ния его па­ра­мет­ров и свойств или для по­лу­че­ния и пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции. Толч­ком к раз­ви­тию Л. т. по­слу­жи­ло соз­да­ние пер­вых ла­зе­ров в нач. 1960-х гг. Вы­со­кая плот­ность энер­гии и мощ­ность ла­зер­ных пуч­ков, а так­же мо­но­хро­ма­тич­ность, ко­ге­рент­ность, на­прав­лен­ность ла­зер­но­го из­лу­че­ния и воз­мож­ность его фо­ку­си­ров­ки в пят­но ма­ло­го раз­ме­ра (ла­зер­ный луч) спо­соб­ство­ва­ли ис­поль­зо­ва­нию Л. т. в разл. об­лас­тях нау­ки и тех­ни­ки. С по­яв­ле­ни­ем в 1980-х гг. пром. ла­зе­ров с вы­со­ки­ми зна­че­ния­ми мощ­но­сти и плот­но­сти энер­гии ла­зер­но­го лу­ча ста­ло воз­мож­ным при­ме­не­ние Л. т. для тер­мич. тех­но­ло­гич. опе­ра­ций в ма­ши­но­строе­нии, элек­трон­ной пром-сти и др. В Л. т. при­ме­ня­ют­ся твер­до­тель­ные (напр., на ит­трий-алю­ми­ние­вом гра­на­те и стек­ле с не­оди­мом) и га­зо­вые (на ди­ок­си­де уг­ле­ро­да, мо­ле­ку­лах азо­та) ла­зе­ры со ср. мощ­но­стью от еди­ниц до не­сколь­ких со­тен ватт, ра­бо­таю­щие в им­пульс­ном, им­пульс­но-пе­рио­ди­че­ском и не­пре­рыв­ном ре­жи­мах. На­уч. ос­но­вы Л. т. ба­зи­ру­ют­ся на свой­ст­вах ла­зер­но­го из­лу­че­ния, за­ко­нах пре­лом­ле­ния, по­гло­ще­ния и от­ра­же­ния све­та, а так­же за­ко­нах, со­глас­но ко­то­рым про­те­ка­ют тех­но­ло­гич. про­цес­сы в ка­ж­дой кон­крет­ной об­лас­ти. Напр., в тех­но­ло­ги­ях ла­зер­ной свар­ки и рез­ки на­ря­ду с оп­тич. за­ко­на­ми важ­ную роль игра­ют за­ко­ны те­п­ло­про­вод­но­сти, га­зо- и гид­ро­ди­на­ми­ки; в ин­фор­ма­ци­он­ных Л. т. – за­ко­ны рас­сея­ния, ин­тер­фе­рен­ции и ди­фрак­ции све­та.

Л. т. по­лу­чи­ли ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние в пром-сти для свар­ки, рез­ки, раз­де­ле­ния ма­те­риа­лов и др. Ла­зер­ная свар­ка по­зво­ля­ет по­лу­чать вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ные, вы­со­ко­проч­ные со­еди­не­ния как мик­ро­де­та­лей, так и круп­но­га­ба­рит­ных си­ло­вых кон­ст­рук­ций. Ла­зер­ным ме­то­дом сва­ри­ва­ют вы­со­ко­проч­ные ста­ли, спла­вы (ти­та­но­вые, алю­ми­ние­вые, ни­ке­ле­вые, мо­либ­де­но­вые и др.), ком­по­зи­ци­он­ные ма­те­риа­лы, ке­ра­ми­ку, а так­же раз­но­род­ные ма­те­риа­лы (напр., сталь–медь, сталь–вольф­рам, сталь–ке­ра­ми­ка). Осн. тех­но­ло­гич. па­ра­мет­ры, ха­рак­те­ри­зую­щие ла­зер­ную свар­ку, – плот­ность мощ­но­сти ла­зер­но­го из­лу­че­ния (в диа­па­зо­не 10⁵–10⁷ Вт/см²) и про­дол­жи­тель­ность воз­дей­ст­вия (от дли­тель­но­сти им­пуль­сов в 10^–2–10^–3 с до не­пре­рыв­но­го из­лу­че­ния). Ла­зер­ная свар­ка по­зво­ля­ет со­еди­нять де­та­ли со ско­ро­стью до 10 м/мин.

Ла­зер­ное раз­де­ле­ние кон­ст­рук­ци­он­ных ма­те­риа­лов осу­ще­ст­в­ля­ют в ши­ро­ком диа­па­зо­не плот­но­стей мощ­но­сти и со ско­ро­стью, дос­ти­гаю­щей не­сколь­ких м/с. Ла­зер­ная рез­ка по­зво­ля­ет раз­де­лять прак­ти­че­ски лю­бые ме­тал­лы и не­ме­тал­лы не­за­ви­си­мо от их твёр­до­сти. Ла­зер­ное тер­мо­рас­ка­лы­ва­ние обес­пе­чи­ва­ет вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ное раз­де­ле­ние та­ких хруп­ких ма­те­риа­лов, как стек­ло, си­тал­лы, сап­фир, алю­мо­ок­сид­ная ке­ра­ми­ка и т. п., при плот­но­сти мощ­но­сти ла­зер­но­го из­лу­че­ния по­ряд­ка 10³ Вт/см² и ско­ро­сти раз­де­ле­ния до 5 м/мин. Уни­каль­ной осо­бен­но­стью ла­зер­но­го тер­мо­рас­ка­лы­ва­ния яв­ля­ет­ся воз­мож­ность по­лу­че­ния из­де­лий тол­щи­ной до не­сколь­ких де­сят­ков мм с вы­со­ко­проч­ны­ми кром­ка­ми за счёт от­сут­ст­вия на их по­верх­но­сти на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не де­фек­тов и ше­ро­хо­ва­то­стей. Ла­зер­ное скрай­би­ро­ва­ние (не­сквоз­ная рез­ка для от­де­ле­ния фраг­мен­тов из­де­лия) – эф­фек­тив­ный ме­тод раз­де­ле­ния ПП, ке­ра­ми­ки, си­тал­лов и т. п.; по­зво­ля­ет по­лу­чать из­де­лия вы­со­ко­го ка­че­ст­ва со ско­ро­стью до 10 м/мин.

В ма­ши­но­строе­нии так­же ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся: ла­зер­ная об­ра­бот­ка по­верх­но­сти, по­вы­шаю­щая (в неск. раз, а ино­гда и в де­сят­ки раз) из­но­со­стой­кость, ус­та­ло­ст­ную проч­ность и др. ха­рак­те­ри­сти­ки де­та­лей; про­бив­ка от­вер­стий в разл. ма­те­риа­лах (да­же та­ких твёр­дых, как ал­маз) диа­мет­ром до еди­ниц мкм; ла­зер­ная мар­ки­ров­ка и гра­ви­ров­ка, по­зво­ляю­щие с вы­со­кой ско­ро­стью по­лу­чать вы­со­ко­точ­ные ка­че­ст­вен­ные изо­бра­же­ния прак­ти­че­ски на лю­бых ма­те­риа­лах (в т. ч. хруп­ких). Всё боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­ча­ют Л. т., ос­но­ван­ные на по­слой­ном син­те­зе объ­ём­ных из­де­лий, ко­то­рые при­ме­ня­ют­ся для ти­ра­жи­ро­ва­ния мо­де­лей, раз­ра­бо­тан­ных с по­мо­щью ком­пь­ю­тер­но­го мо­де­ли­ро­ва­ния (т. н. тех­но­ло­гия бы­ст­ро­го про­то­ти­пи­ро­ва­ния и про­из-ва).

К ин­фор­ма­ци­он­ным Л. т. от­но­сят­ся: пе­ре­да­ча ин­фор­ма­ции по во­ло­кон­но-оп­тич. ли­ни­ям свя­зи, из­ме­ре­ние, за­пись и счи­ты­ва­ние ин­фор­ма­ции, ин­тер­фе­ро­мет­рия, го­ло­гра­фия, ло­ка­ция, счи­ты­ва­ние штрих-ко­дов, де­мон­ст­ра­ция оп­тич. эф­фек­тов, ска­ни­ро­ва­ние и др. Сре­ди ин­фор­ма­ци­он­ных тех­но­ло­гий наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ла­зер­ная за­пись и счи­ты­ва­ние ин­фор­ма­ции; осн. тех­но­ло­гич. па­ра­мет­ры дан­ной тех­но­ло­гии – дли­на вол­ны ла­зер­но­го из­лу­че­ния (как пра­ви­ло, в ви­ди­мом диа­па­зо­не спек­тра) и час­то­та сле­до­ва­ния им­пуль­сов, со­став­ляю­щая де­сят­ки МГц.

В кон. 20 в. Л. т. ста­ли при­ме­нять­ся в мик­ро- и на­но­тех­но­ло­ги­ях. Л. т. ис­поль­зу­ют­ся при из­го­тов­ле­нии из­де­лий мик­ро­элек­тро­ни­ки, сре­ди ко­то­рых – ла­зер­ная об­ра­бот­ка ПП с це­лью рек­ри­стал­ли­за­ции и от­жи­га, мо­ди­фи­ци­ро­ва­ние и из­ме­не­ние хи­мич. со­ста­ва по­верх­но­ст­ных сло­ёв, ла­зер­ная рез­ка и скрай­би­ро­ва­ние тон­ких плё­нок и ПП пла­стин для из­го­тов­ле­ния ин­те­граль­ных схем, под­гон­ка па­ра­мет­ров эле­мен­тов мик­ро­элек­тро­ни­ки и др. При­ме­не­ние Л. т. для раз­ра­бот­ки на­но­тех­но­ло­гий в разл. об­ла­с­тях нау­ки и тех­ни­ки от­кры­ло прин­ци­пи­аль­но но­вые воз­мож­но­сти для управ­ле­ния про­цес­са­ми на на­но­уров­не, а так­же соз­да­ния но­вых ма­те­риа­лов и из­де­лий. Напр., тех­но­ло­гия по­зи­цио­ни­ро­ва­ния ато­мов ла­зер­ным лу­чом по­зво­ля­ет соз­да­вать на­но­чи­пы со сверх­вы­со­кой плот­но­стью эле­мен­тов, раз­ме­ры ко­то­рых из­ме­ря­ют­ся де­сят­ка­ми нм.

См. так­же Ла­зер­ная ме­ди­ци­на, Ла­зер­ная хи­мия.