История лазера. Научное издание
Шрифт:
Разумеется, реальная система значительно сложнее, чем описано. Рспользуются весьма искусные оптические системы, которые обеспечивают, что лазерный свет всегда нужным образом фокусируется РЅР° РґРёСЃРє (положение фокуса изменяется РЅРµ более 0,5 РјРєРј), Р° РґРёСЃРє вращается СЃ постоянной скоростью. РќР° РґРёСЃРєРµ также закодированы сигналы номеров содержания РґРёСЃРєР°, продолжительность выбранного трека Рё всей записи. Рти сигналы служат для выбора желаемого РєСѓСЃРєР° информации РЅР° РґРёСЃРєРµ без необходимости прослушивать РІСЃСЋ запись. Принципиальным преимуществом является то, что РґРёСЃРє записывается Рё считывается световым пучком,
Оптические диски позволяют вообще сохранять огромное количество данных. Наиболее важным применением оптических дисков является т.н. CD-ROM (компакт-диск только для считывания памяти), которые обычны в компьютерах.
Медицинские применения
Применение в медицине одно из интереснейших использований лазеров. Лазеры начинают широко использоваться в биологических исследованиях и в медицинской практике. Большинство применений основано на стандартном коммерчески доступном оборудовании.
РћРґРЅРёРј РёР· первых применений лазеров стала офтальмология. Фотокоагуляция СЃ потерей зрения, которая может произойти РїСЂРё наблюдении затмения, известна СЃ античных времен. Платон предостерегал людей РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ смотреть РїСЂСЏРјРѕ РЅР° затмение, так как это могло привести Рє ослеплению. Рто было забыто людьми, наблюдающими взрыв первой атомной Р±РѕРјР±С‹, некоторых РёР· которых были ослеплены вспышкой. Р’ 1950-С… РіРі., РґРѕ появления лазера, коагуляторы сетчатки глаза использовали свет РѕС‚ ксеноновых дуговых ламп. Действие этого света РЅР° сетчатку было таким же, как Рё действие солнечного света. РћРґРЅРёРј РёР· первых применений было восстановление отслоенной сетчатки. Врачи использовали ксеноновую лампу для выжигания, которое позволяло возвратить РЅР° место отслоенную сетчатку глаза. Естественным было использование лазера для улучшения этой процедуры, Рё это оказалось успешным!
Фотокоагуляция заключается РІ следующем. Лазерный свет превращается РІ тепло СЃ возрастанием температуры приблизительно РґРѕ 65. Рто повышение температуры РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє денатурации белка СЃ образованием коагулянта. Таким же СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј можно также устранить ненормальные кровеносные СЃРѕСЃСѓРґС‹, кисты, опухоли Рё РґСЂСѓРіРёРµ ненормальности РІ глазу. Рто может также обеспечить слипание отслоенной ретины Рё сосудистой оболочки.
Главной причиной потери зрения людей в возрасте от 20 до 64 лет является болезнь сосудов, в частности диабетная ретинопатия. Причиной потери зрения также является дегенерация роговицы, которая получается или при снижении эффективности сосудистой оболочки, или при чрезмерном увеличении кровеносных сосудов в центре ретины. Во многих случаях коагуляция этих сосудов может стабилизировать эти проблемы.
РћРґРЅРёРј РёР· пионеров РІ области лазерной офтальмологии был американец Френсис Рсперанс (Francis L'Esperance Jr.), который работал РІ Рнституте глаза (РќСЊСЋ-Йорк, РЎРЁРђ). После экспериментов СЃ рубиновым лазером РѕРЅ решил, что лазер, генерирующий СЃРёРЅРµ-зеленое излучение, значительно лучше. Поскольку РІСЃРєРѕСЂРµ после СЂСѓР±РёРЅРѕРІРѕРіРѕ лазера появился аргоновый лазер, работающий как раз РЅР° этих длинах волн, то РѕРЅ
Френсис отправил разбитый ящик обратно компании Рё, Рє удивлению, лазер был работоспособен. РќРѕ, разумеется, компания отказалась РѕС‚ гарантии Рё предложила изготовить РґСЂСѓРіРѕР№. Рљ счастью, страховка была выплачена, Рё Рсперанс СЃРјРѕРі заказать новый лазер. Спустя некоторое время Raytheon предоставила ему лазер меньшего размера. РЎ РЅРёРј начались лабораторные эксперименты, которые показали превосходство аргонового лазера над рубиновым лазером.
Первое испытание состоялось 14 февраля 1968 г. Была предпринята попытка устранить бельмо на зрачке у молодой девушки. Операция оказалась успешной, и у девушки полностью восстановилось зрение. В настоящее время аргоновый лазер является стандартным инструментом в офтальмологии. Лазер используется для лечения глаукомы и для коррекции зрения с помощью изменения кривизны роговицы, путем аккуратного испарения тонкого слоя роговицы.
Еще одно применение устранение камней мочевого пузыря. Обычно камни представляют собой некоторое органическое образование, окружаемое кристаллической субстанцией разной природы (фосфат кальция, мочевая кислота и др.). При проходе камня из почки в мочеиспускательный канал возникают сильные колики. Кроме удаления камней традиционными хирургическими методами были разработаны альтернативные методы, такие, как фармакологическое растворение и эндоскопическая хирургия. Дробление камней бескровным способом является очень прогрессивным. Обычно используют ультразвук или гидравлические волны, производимые электрическим разрядом вблизи расположения камня. С появлением лазера в 1968 г. стал применяться лазерный метод. Лазерный свет, направляемый на камень с помощью оптического волокна, испаряет и разрушает его. После дробления фрагменты выходят наружу естественным путем.
Существуют и другие применения лазеров в медицине, например, в хирургии, причем с помощью оптических волокон операция может выполняться в трудно доступных местах. Лазеры также применяются во многих терапевтических процедурах и для диагностики.
Быстрое развитие лазеров ультракоротких импульсов и выпуск на рынок образцов таких лазеров на рынок способствовали быстрому внедрению их в биомедицинскую сферу. В частности, в области лазерной хирургии излучение в виде ультракоротких импульсов позволяет производить более точные разрезы с существенно меньшими повреждениями окружающих тканей. Такие лазеры также с успехом используются в офтальмологии.