Мощный лазер: Мощный лазер своими руками за один вечер / Хабр

Новый мощный лазер, основанный на технологии ESO, прошёл полевой тест

European
Southern
Observatory

Объявление

31 августа 2021 г.

В прошедшем месяце в Германии, в обсерватории Allgäuer VolksSternwarte Ottobeuren прошёл тестирование мощный экспериментальный лазер, основанный на технологии ESO. Эта адаптивно-оптическая лазерная установка, разработанная в сотрудничестве с промышленностью, обладает важными дополнительными функциями по сравнению с существующими системами. Она станет частью системы лазерных искусственных звёзд для адаптивной оптики CaNaPy, предназначенной для установки на наземной оптической станции Европейского космического агентства (ESA) в Тенерифе, в Испании, в рамках программы научно-технического сотрудничества ESO–ESA. Большая мощность лазера, почти втрое выше, чем у ныне действующих систем, открывает возможность использования этой лазерной установки в системах лазерной спутниковой связи, а также возможность существенного увеличения чёткости астрономических изображений, получаемых с наземными телескопами.

Системы астрономической адаптивной оптики на наземных телескопах используются для коррекции размывания изображений в результате влияния турбулентности в земной атмосфере — того же эффекта, который вызывает мерцание звёзд. Для устранения этих искажений системы адаптивной оптики требуют наличия яркой опорной звезды вблизи объекта исследования. Яркие звёзды не всегда удобно расположены на небе вблизи исследуемых объектов, и поэтому астрономы при помощи лазеров возбуждают атомы натрия на высоте 90 км в атмосфере Земли, создавая в исследуемом поле «искусственные звёзды» для определения параметров атмосферной турбулентности и последующей коррекции её воздействия.

Новый экспериментальный лазер основан на той же технологии ESO, которая используется в четырёхлазерной установке для создания искусственных звёзд, успешно действующей на Очень Большом телескопе ESO в Чили. Эта технология применяется и в большинстве крупных астрономических обсерваторий мира. Но лазеры в ESO имеют мощность 22 ватта, а у нового лазера мощность почти втрое выше: 63 ватта. Это большой шаг вперёд в астрономической лазерной технике, который, помимо всего прочего, приведёт к улучшению чёткости построенных с помощью адаптивной оптики изображений на видимых длинах волн. В рамках соглашения о научно-техническом сотрудничестве с ESO канадская компания MPB Communications — один из промышленных партнёров ESO — сумела повысить мощность своего инфракрасного источника: рамановского волоконно-оптического усилителя. Этот прорыв и позволил лазеру ESO системы CaNaPy достичь такой высокой мощности [1].

В дополнение к этому, немецкая компания TOPTICA Photonics AG, ещё один промышленный партнёр ESO в рамках соглашения о научно-техническом сотрудничестве с ESO разработала и внедрила в лазер CaNaPy систему линейной частотной модуляции для этого нового класса лазеров. Линейная частотная модуляция состоит в быстром изменении частоты настройки лазера. Это повышает количество атомов натрия, возбуждаемых лазерным излучением, что делает искусственную звезду ярче и таким образом улучшает коррекцию влияния турбулентности. Специалисты фирмы TOPTICA установили прототип частотного модулятора в 63-ватный лазер и при участии сотрудников ESO провели натурные испытания как лазера, так и новой системы частотной модуляции.

Новый экспериментальный лазер CaNaPy – пример астрономической технологии, разработанной в ESO в партнёрстве с промышленностью, а затем трансформированной для промышленного использования в других областях. Это позволяет находить новым технологиям применение за пределами исходных областей, для которых они разрабатывались и приносит пользу обществу в целом. Когда установка CaNaPy будет установлена на наземной оптической станции ESA на Тенерифе — в рамках проекта сотрудничества между ESO [2] и ESA — у обеих организаций, как у ESA, так и у ESO, появятся возможности усовершенствовать использование адаптивно-оптических технологий создания лазерных искусственных звёзд не только для задач астрономии, но и для спутниковой оптической связи. Оптическая лазерная связь позволяет спутникам посылать на Землю и принимать оттуда сигналы в полосе сверхвысоких частот: перспектива, которая исследуется в ESA. Сигналы оптических лазеров могут передавать гораздо больше информации, чем радиосигналы, но и те, и другие искажаются атмосферной турбулентностью. Системы адаптивной оптики, построенные на лазерных искусственных звёздах, потенциально способны в огромной степени улучшить качество оптической связи между спутниками и наземными станциями.

Примечания

[1] Компания MPB Communications увеличила мощность своего рамановского волоконно-оптического усилителя, работающего на инфракрасной длине волны 1178 нм, с 36 ватт – уровня, обычно используемого в коммерческих натриевых лазерах для создания искусственных звёзд, до беспрецедентно высокого уровня в 100 ватт. Это позволяет системе CaNaPy достигать мощности непрерывного излучения в 63 ватта при работе на оптической длине волны в 589 нм.

[2] В коллаборацию входит несколько институтов в странах – членах ESO: Национальный Институт астрофизики Италии, Дарэмский университет в Великобритании и Институт астрофизики Канарских островов в Испании.

Ссылки

• Статья  в “Messenger” о разработке лазера для установки искусственных звёзд на основе натриевых лазеров в ESO
• ESA Hydron Project
• Allgäuer VolksSternwarte Ottobeuren
• MPB Communications
• TOPTICA Photonics AG

Контакты

Domenico Bonaccini Calia
Physicist in the Laser and Photonics Group at ESO
Garching bei München, Germany
Email: [email protected]

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Email: [email protected]

Usage of ESO Images, Videos, Web texts and Music

Изображения

PR изображение ann21011a

CaNaPy laser undergoing commissioning
только на английском

PR изображение ann21011b

CaNaPy laser during field test in Germany
только на английском

PR изображение ann21011c

CaNaPy laser
только на английском

Китайцы создадут самый мощный в мире лазер, чтобы синтезировать неизвестную материю

Безопасность лазерных указок — незаконные лазерные указки продаются на Amazon.com

Полный ресурс по безопасному и ответственному использованию лазеров

Незаконные лазерные указки на Amazon.com

ОБНОВЛЕНИЕ 3, 9 ноября 2021 г. : Лазер мощностью 40 мВт ниже было сообщено в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 9 ноября FDA сообщило, что Amazon уже снял листинг. Я считаю, что дело закрыто, по крайней мере, для этого конкретного лазера.

ОБНОВЛЕНИЕ 2, 31 октября 2021 г.: Судя по всему, некоторые мощные лазерные указки все еще доступны на Amazon, несмотря на их запрет в 2013 году. 31 октября 2021 года читатель этого веб-сайта написал, что на Amazon продается «Зеленый указатель высокой мощности» мощностью 40 мВт. В отзыве покупателя от 9 октября 2021 года говорится: «На самом деле это мощная лазерная указка… Ночью отчетливо виден сильный луч, как вы можете видеть на моем снимке. Если вы посветите им на рекламный щит в нескольких кварталах от вас, вы увидите очень яркий место.» Читатель также сказал, что в продаже есть «много много других».

ОБНОВЛЕНИЕ, 13 августа 2013 г.: Amazon.com недавно ужесточил правила продажи лазерных указок и сопутствующих товаров. Новая политика Amazon.com требует предварительного одобрения лазерных указок и сопутствующих товаров. Продукты ограничены классом 3R (5 мВт) или меньше и должны иметь маркировку; примеры включают Kensington, Quartet, 3M и Logitech. Продукты должны иметь отчет о тестировании от Intertek, UL или SGS. Дополнительные сведения см. в этой статье на сайте LaserPointerSafety.com.

Приведенная ниже информация, первоначально опубликованная в марте 2013 г., сохранена для исторических целей.

Введение: Примерно в марте 2013 года несколько человек независимо друг от друга опубликовали информацию о продаже лазерных указок, которые были перегружены и/или незаконны. Приведенная ниже информация об Amazon.com взята из личного общения с LaserPointerSafety.com. Кроме того, см. статьи , посвященные исследованию NIST мощных лазерных указок в США 9.0028 , университетское исследование сверхмощных лазерных указок в Австралии , описание незаконного импорта лазерных ручек в Великобританию и два упоминания в эта статья лазеров в США, а другой — о немецком исследовании выходной мощности 40 лазерных указок, показывающем значительные различия между измеренными и рассчитанными уровнями опасности.

Обзор

В декабре 2012 года производитель лазеров протестировал 24 лазерные указки, продаваемые на Amazon.com. Они обнаружили, что все они были незаконными и имели чрезмерную силу. Хотя заявленная мощность 5 мВт или меньше, средняя мощность 24 лазеров составляла 41 мВт. Все зеленые испускали опасное невидимое инфракрасное излучение в дополнение к видимому лучу.

Вот некоторые из типичных лазерных указок, продаваемых на Amazon, которые они тестировали:

Ниже приведены скриншоты страниц Amazon для 405-нм лазера с выходной мощностью 87,6 мВт и для 532-нм лазера с выходной мощностью 49 мВт, из которых 40 мВт — опасный невидимый инфракрасный свет. Обратите внимание, что лазеры продаются по цене 4,95 и 5,44 доллара соответственно.

Тестер производителя отметил, что: «Есть как минимум четыре продавца, MillionAccessories, elowprice, New Harbour и LWZTech. Я не знаю, как они это делают, но они очень хорошо разбираются в системе Amazon. Должно быть, они продали много лазерных указок (гораздо больше, чем 10 000 в месяц, может быть, около 100 000) от разных продавцов и разных артикулов, но все те же продукты и поставлялись из Гонконга; если клиентам нужна быстрая доставка, они могут отправить ее из США».

Производитель связался с Amazon и FDA по поводу своих опасений. По состоянию на конец января 2013 года Amazon не ответила. Поэтому они прислали нам информацию в надежде, что широкая общественность сможет узнать о потенциальной опасности этих лазеров, продаваемых на Amazon.

Процедуры тестирования производителя также были проверены экспертом правительства США по тестированию лазерных указок. Он сказал, что детектор представляет собой большую по площади, мощную термобатарею, которая может иметь некоторые неточности при тестировании маломощных устройств. Тем не менее, его собственный опыт заставляет его заявить, что «это очень приятные данные», и они действительно коррелируют с тем, что он обнаружил о сверхмощных лазерных указках.

Ниже мы публикуем письмо, которое производитель отправил в Amazon, а также результаты испытаний лазерной указки. Письмо было отредактировано и переформатировано LaserPointerSafety.com, чтобы облегчить его чтение и понимание публикой.

Мы также включили результаты испытаний лазерной указки Amazon в трех форматах: в виде электронной таблицы Apple Numbers (с фотографиями), в виде файла PDF (также с фотографиями) и в виде электронной таблицы Microsoft Excel (без фотографий — они не конвертировались). из формата чисел).

Тема: Незаконные и очень опасные лазеры продаются на веб-сайте Amazon

Это письмо отправлено в категорию Amazon «Требуется срочная помощь» по трем причинам:

1. Многие лазерные указки, продаваемые на Amazon, запрещены к продаже. Подробнее см. в приложении
2. Эти лазеры очень опасны и могут вызвать слепоту
3. Лазеры не имеют необходимых функций безопасности, что позволяет продавать их по необоснованно низким ценам, что наносит ущерб Amazon и легальным продавцам лазеров.

Дополнительная информация указана ниже и в прикрепленной электронной таблице.

Наша компания является поставщиком лазерной продукции более двух десятилетий. На протяжении многих лет сотрудники FDA посещали наши заводы много раз, и мы всегда в курсе и соблюдаем ВСЕ правила FDA в отношении лазерной безопасности. Мы заметили большое количество поставщиков Amazon, которые продают незаконные и очень опасные лазеры на сайте Amazon.com. Вот некоторая информация, которая может быть вам интересна.

Согласно постановлению FDA/CDRH 1040.10, лазеры, продаваемые в качестве указок, должны иметь выходную мощность менее 5 мВт и иметь правильную маркировку на изделии.

1. Выходная мощность: Если мощность лазера превышает 5 мВт, он может навсегда повредить глаза человека, поэтому лазерная указка должна быть ниже 5 мВт.
2. Однако, даже если мощность менее 5 мВт, все равно может быть вредно, если люди направляют лазер прямо в глаз человека в течение 0,25 секунды. Таким образом, FDA имеет строгое правило для этикетки продукта: она должна содержать четыре типа информации на этикетках с постоянным приклеиванием, которые должны быть размещены на всех лазерных продуктах, таких как лазерные указки, удаленные презентеры, лазерные прицелы и т. д. Этикетка должна включать следующее: индикация апертуры, предупреждающая метка с информацией о длине волны лазера/выходном уровне, название и адрес производителя, а также дата производства. FDA имеет стандартный формат, которому необходимо следовать.
3. Все производители лазерной продукции должны подать заявку И получить номер доступа от FDA, прежде чем им будет разрешено импортировать лазеры на рынок США. Каждой модели нужен свой независимый инвентарный номер — вам не разрешается использовать один и тот же инвентарный номер для разных моделей, даже если они имеют лишь небольшое изменение.

Чтобы следовать правилам FDA, компания должна понести некоторые основные расходы, чтобы убедиться, что продукт изготовлен со всеми функциями безопасности, а также подать заявку на получение номера доступа и наклеить правильные этикетки, требуемые FDA. Другими примерами функций безопасности, которые требуют определенных затрат, являются лазеры, которым нужна схема автоматического управления мощностью, чтобы лазер поддерживал постоянную выходную мощность и поддерживал выходную мощность, соответствующую правилам безопасности, установленным FDA. В случае с зелеными лазерами существует дополнительная функция безопасности, которая должна быть включена в конструкцию изделия. Все зеленые лазеры должны иметь инфракрасный (ИК) фильтр, встроенный внутрь зеленого лазера, чтобы удалить ИК-часть лазерного луча из апертуры для безопасности глаз.

Однако мы видим много очень дешевых лазерных продуктов, которые продаются на Amazon. Мы сильно подозревали, что многие лазеры, продаваемые на Amazon очень дешево, не могут соответствовать требованиям FDA и на самом деле чрезвычайно опасны для потребителя. Поэтому мы привели некоторых из них для тестирования, и то, что мы обнаружили, было далеко за пределами того, что мы даже изначально подозревали. Пожалуйста, обратитесь к приложенному отчету об испытаниях для конкретных результатов тестовых данных. Вот краткий вывод:

1. НИ ОДИН из лазеров, которые мы купили на Amazon и проверили, не имеет правильной этикетки, требуемой FDA. На некоторых продуктах НЕТ этикетки, даже предупреждающей этикетки! Лазеры, у которых была этикетка, имели только предупредительную этикетку, но формат был неправильным.
2. Все производители/дистрибьюторы этих лазеров заявляют на Amazon, что их выходная мощность составляет менее 5 мВт. Однако наш тест показывает, что ВСЕ они имеют мощность более 5 мВт, и большинство из них чрезвычайно высоки. Они могут быть вредны для глаз человека немедленно!
3. Некоторые товары доставляются из Гонконга напрямую на адрес США почтой Гонконга, а затем USPS. Мы подозреваем, что они делают это, чтобы избежать проверки FDA. FDA периодически проверяет наши продукты, когда они проходят через нашего таможенного брокера. Мы всегда проходим их тест, но если FDA проверит эти продукты, они не смогут пройти тест.

Вот что мы предлагаем:

1. Попросите всех поставщиков лазеров предоставить свой регистрационный номер FDA для каждой независимой модели, которую они продают на Amazon. Некоторые из ваших поставщиков имеют более 50 наименований лазерных указок, они не могут использовать один номер доступа для всех моделей лазеров. Им нужен один инвентарный номер для каждого лазера. Затем вам необходимо убедиться, что номер модели действительно соответствует номеру доступа FDA. Все те, у кого нет правильных номеров доступа, должны быть немедленно удалены с Amazon.com.
2. Лазеры из списка Amazon не должны доставляться из-за пределов США напрямую потребителям в США, поскольку Amazon не может контролировать то, что дистрибьютор фактически отправляет вашему клиенту.
3. В вашем магазине не должно быть фиолетовых/фиолетовых лазеров, так как они не могут функционировать как лазерная указка и при этом соответствовать требованиям FDA мощностью 5 мВт.
4. Все лазеры должны иметь соответствующие этикетки, одобренные FDA, прежде чем их можно будет продавать на вашем веб-сайте.

Большое спасибо за внимание и ждем вашего скорейшего ответа.

PS: Вот еще некоторые технические сведения для лучшего понимания.

1. Человеческий глаз может видеть только длины волн от 400 до 700 нм; вне этого диапазона человеческий глаз не может видеть. Зеленый расположен посередине и наиболее чувствителен для глаз, поэтому зеленый лазер такой яркий. В пределах этого диапазона мы называем его видимым светом, вне этого диапазона — инфракрасным (ИК). Выше 700 нм или ультрафиолетовый (УФ) свет в пределах 400 нм. Невидимые лазеры еще более опасны, потому что, если лазер находится за пределами видимого диапазона, его мощность может достигать уровня повреждения глаза, но все равно не виден глазом. Поэтому FDA имеет более строгие правила для ИК-лазеров или УФ-лазеров. Например: потребительский ИК-лазер может быть только лазером класса I, что означает менее 0,7 мВт. Выше 0,7 мВт классифицируется как продукция класса IIIb, которую разрешено продавать только военным и сотрудникам правоохранительных органов.
2. Все пурпурные/фиолетовые лазеры на Amazon представляют собой лазеры с длиной волны 405 нм, и все они используют лазеры с синим лучом (которые массово производятся для рынка). Поскольку лазерные диоды с длиной волны 405 нм очень близки к ультрафиолетовому излучению, это означает, что их видимость очень ограничена. Если бы он производился с мощностью менее 5 мВт в соответствии с нормами FDA, он не мог бы функционировать как указатель, потому что глаза едва могут видеть точку. Вот почему мы не производим фиолетовую лазерную указку с длиной волны 405 нм. К моему удивлению, все три протестированных нами фиолетовых лазера имеют выходную мощность более 60 мВт (в 12 раз больше установленного законом предела). Это объясняет, почему фиолетово-фиолетовая лазерная указка может работать для наведения: потому что использование очень высокого опасного уровня мощности — это единственный способ увидеть лазер с длиной волны 405 нм и использовать его в качестве лазерной указки. Эти указатели также чрезвычайно опасны и могут немедленно повредить глаза. Здравый смысл подсказывает, что если УФ-излучение слишком сильное и может повредить кожу, то можете ли вы представить, какой ущерб может нанести такой мощный лазер ближнего УФ-диапазона, если лазер попадет кому-то в глаза?
3. Зеленые лазерные лучи не генерируются непосредственно лазерным диодом. Они генерируются ИК-лазерным диодом 808 нм, проходят через нелинейный кристалл, чтобы стать ИК-лазерным светом 1064 нм, затем проходят через другую двойную частоту кристалла KTP, чтобы стать зеленым лазерным светом 532 нм. Следовательно, из апертуры будут выходить волны трех длин: 808 нм ИК, 1064 нм ИК и 532 зеленый лазерный свет. Обычно длина волны 1064 нм довольно высока, поэтому нам нужен встроенный ИК-фильтр для блокировки ИК-лазера (808 и 1064), чтобы проецировать из апертуры только зеленый лазер 532. Вы можете видеть из отчета об испытаниях, что мы дважды измеряли общую мощность и 532 нм зеленого лазера для зеленых лазерных указок, и все они, которые не имеют встроенного ИК-фильтра, мощность намного выше, чем только зеленый лазер. В результате все они имеют чрезвычайно высокую выходную мощность лазера, некоторые даже более 100 мВт, и большая часть выходной мощности приходится на ИК-лазер класса IIIB и чрезвычайно опасна. Некоторые из зеленых лазеров на Amazon даже показывают изображение, что их лазер может зажечь спичку, и они все еще утверждают, что это лазер мощностью 5 мВт, вы верите в это? Я просто мог поверить в то, что видел.
4. Даже красные лазеры, которые мы купили, имеют выходную мощность более 5 мВт. Вы можете себе представить детей, держащихся за эти лазеры и играющих? Я думаю, что эти люди просто используют мощную торговую платформу Amazon для ведения нелегального бизнеса. Хотели бы вы помочь им заниматься таким незаконным бизнесом?

Ученые собираются запустить самый мощный лазер в США: ScienceAlert

Команда, работающая над лазером ZEUS. (Марчин Щепански/Michigan Engineering)

В настоящее время самый мощный лазер в США на этой неделе запускает первые импульсы, что позволяет исследователям выйти на новый уровень понимания физики плазмы и ускорителей частиц.

Известная как Зетаватт-эквивалентная лазерная система ультракоротких импульсов (ZEUS), она производит сверхкороткий, чрезвычайно мощный импульс длительностью всего 25 фемтосекунд. Фемтосекунда — это квадриллионная доля секунды, или, другими словами, фемтосекунда — это то же самое, что секунда примерно 31,71 миллиона лет.

По мере расширения возможностей лазера его можно будет использовать для изучения некоторых из самых экзотических явлений Вселенной в лабораторных масштабах: подумайте о физике гамма-всплеска или черной дыры.

«ZEUS станет лазером с самой высокой пиковой мощностью в США и одной из самых мощных лазерных систем в мире», — говорит астрофизик Карл Крушельник из Мичиганского университета.