Росчерк луча
В сувенирных магазинчиках продаются забавные стеклянные кубики и призмочки с трехмерными изображениями внутри. Мало того, недавно появилась новая услуга – внутрь «засовывают» твой собственный трехмерный портрет. Cамо объемное изображение получают при помощи трехмерных лазерных сканеров. А вот как картинки попадают внутрь стеклянных призм?
Эффект, лежащий в основе этой технологии, был открыт лет тридцать пять назад, одновременно с появлением первых мощных лазеров. Ученые столкнулись с проблемой: как только мощность превышала определенную величину, в оптике лазера появлялись микротрещины. С этим явлением боролись как могли, в частности, применяли сверхчистое оптическое стекло (при примесях разрушение наступало быстрее). Проще говоря, как сделать точку внутри стекла, знали все лазерщики, но считали, что с этим явлением нужно бороться.
Году в 1975-м на Красногорском оптико-механическом заводе кому-то пришло в голову изготовить на день рождения одному большому начальнику уникальный сувенир. Умельцы вручную, без всякого компьютера впервые нарисовали в глыбе стекла микротрещинами незамысловатую цифру 50. Сувенир понравился и стал тиражироваться от юбилея к юбилею на разных предприятиях, но никто не воспринимал кусочки стекла как товар.
В начале 90-х годов на заводе прекратилось финансирование и лихорадочно заработала мысль – как использовать лазеры в мирной жизни. Одной из идей была такая: почему бы не начать продавать сувениры, которые до этого делали в частном порядке? Остановились на изображении русских куполов. Аккуратно, в таблицах, рассчитали координаты всех точек. Потом, вручную двигая кусок стекла перед лазером, получили довольно примитивное изображение – на это ушло несколько часов. На Арбате был найден лоточник, согласившийся выставить экзотический товар, – кусочек стекла ушел мгновенно. За 10 американских долларов. Так в России появилось первое мирное лазерное производство.
За годы технология принципиально не изменилась. Лазерный луч специальной системой линз сначала расфокусируют, а потом короткофокусным объективом соберут в одну точку внутри прозрачного материала. Расфокусируют для того, чтобы конечная точка была больше похожа на сферу. Если же пытаться фокусировать первичный луч диаметром всего 5 мм, то конечная точка будет напоминать вытянутый эллипс.
Размер точки можно варьировать, изменяя либо мощность лазера, либо оптику – чем меньше фокус объектива, тем мельче точка. Точка представляет собой ядро диаметром около 0,01 мм, образующееся в результате плазменного микровзрыва, и систему микротрещин, которые расходятся от ядра подобно лучам солнца. Причем расстояние между точками должно быть таким, чтобы эти лучи не соприкасались между собой, иначе получается одна трещина. Можно использовать любой прозрачный материал, не поглощающий излучение. Самый распространенный – стекло. Очень хорошие точки выходят в кварце. Получали изображения внутри янтаря и разных полудрагоценных камней. Теоретически возможны рисунки и внутри алмаза, но пока в России таких заказчиков нет. Пока.