Световой телеграф

Ценность лазерного луча не только в его необычайной яркости, но еще более в его монохроматичности, когерентности. Только благодаря этим свойствам получают голограммы, а в будущем по лазерному лучу будут передавать радиопрограммы и программы телевидения.

Рис. 25. Шариковый телеграф. Чем выше частота поступлений шариков с одного берега на другой, тем большее количество информации передается с берега на берег.

Чтобы понять, в чем же состоят достоинства лазера как передатчика информации, рассмотрим линию связи, изображенную на рисунке 25. Непрерывно катятся по желобу одинаковые шарики. Число шариков, проходящих с левого берега реки на правый в единицу времени, частота их появления неизменны. Пересчитывая шарики, мы можем сказать, как долго они падали из желоба, и только. Чтобы передать с помощью такого устройства какое-либо сообщение, нужно пометить шарики, например, буквами алфавита и отправлять, и принимать их в определенном порядке. Тогда количество информации (в нашем случае число букв), передаваемое за определенное время, будет пропорционально частоте появления шариков из желоба.

Рис. 26

"Неискаженная" синусоида лазерного света подобна чистым шарикам. Зарегистрировав синусоидальное излучение каким-либо приемником, мы лишь узнаем, что включен передатчик, а также сможем установить направление его излучения. На синусоиде, как и на шариках, необходимо сделать метки, чтобы передать более существенные данные. Оказывается, эффективно можно пометить только когерентный монохроматический луч. Такой луч служит как бы чистым листом бумаги, на котором записывается информация. Нанести "метки" можно, модулируя луч, т. е. меняя амплитуду или частоту колебаний (рис. 26). Тогда передаваемые данные будут закодированы в "узорах", нанесенных на синусоиду, Чем меньше времени потребует передача "узора", тем более емким является канал связи. А это время, как видно на рисунке, обратно пропорционально частоте излучения. Значит, чем выше частота колебаний, тем большее количество информации можно передать за единицу времени. Частота электромагнитных колебаний излучения рубинового лазера 430 ТГц (4,3 * 10¹⁴ Гц) - в миллион раз превосходит частоту, на которой работает телевидение в наше время. Поэтому в принципе один лазерный луч способен транслировать миллионы телевизионных программ и миллиарды радиопередач. Однако ученые еще не смогли найти способ эффективной модуляции колебаний столь высокой частоты. По аналогии с нашим шариковым телеграфом можно сказать, что поток лазерных шариков так быстр, что далеко не все из них удается пометить.

Потоки лазерного излучения находят множество других применений. С их помощью осуществляют тончайшие хирургические операции, измеряют расстояния, управляют химическими процессами, получают нагретую до высокой температуры плазму, исследуют строение атома.

перейти к началу страницы