Новые виды топлива и энергии

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.	Информационные технологии….….………...………..…..…...…...	2
2.	Микроэлектронные и лазерные технологии …………….…...….	6
3.	Новые виды топлива и энергии……………………………………	7
4.	Роль солнечного, космического излучения и превращения его в энергию химических связей (фотосинтез)….…………..…….…	8
5.	Задачи…………………….……………………………………………	23

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

 

Начало и середина XXI века будут ознаменованы неиз­бежным переходом от индустриального к информационному обществу, в котором информация станет важнейшим факто­ром производства, создающим общественное богатство.

Но информационное общество не может появиться на пустом месте. Необходима очень серьезная интеллектуально-технологическая база. И такой основой сегодня является ин­формационный бизнес.

Информационный бизнес представляет собой сравнитель­но новую сферу предпринимательской деятельности в виде крупнейшего многоотраслевого комплекса со своей сложив­шейся инфраструктурой.

Сначала информационные технологии использовались, в связи со сложностью и дороговизной, только в научных центрах и крупных промышленных компаниях. По мере совершенствования и удешевления информационные технологии проникли в разные отрасли и дали возможность совершенствования и улучшения эффективности последних.

В результате развития информационных технологий появились и сформировались новые потребности общества. Мировое потреб­ление информационных технологий в 1990 году достигло                   2 трлн. долларов.

 Информационное производство в США и Японии по уровню занятости превзошло сферу материального про­изводства. Причем в США в этой сфере к началу 80-х годов было занято уже около 60% всех работающих. Сегодняшние тенденции развития информационного бизнеса таковы, что он стабильно опережает традиционные отрасли по темпам роста, занятости и другим экономическим показателям.

Информационные технологии вторгаются в нашу повседневную жизнь, изменяют мировое сообщество, изменяют человека и его окружение, дают основу для поступательного развития общества. Новая отрасль приводит к коренным изменениям в самом бизнесе, делая его более динамичным, совершенным.

В связи с развитием рыночных отношений в России и необходимостью сокращения разрыва в технологическом отставании России от западных стран, актуальным становится эффективное использование новых информационных технологий. Информационный бизнес, являясь составной частью бизнеса, придает общее ускорение развитию экономики.

Главным направлением перестройки менеджмента и его радикального усовершенствования, приспособления к современным условиям стало массовое использование новейшей компьютерной и телекоммуникационной техники, формирование на ее основе высокоэффективных информационно-управленческих технологий. Средства и методы прикладной информатики используются в менеджменте и маркетинге. Новые технологии, основанные на компьютерной технике, требуют радикальных изменений организационных структур менеджмента, его регламента, кадрового потенциала, системы документации, фиксирования и передачи информации. Особое значение имеет внедрение информационного менеджмента, значительно расширяющее возможности использования компаниями информационных ресурсов. Развитие информационного менеджмента связано с организацией системы обработки данных и знаний, последовательного их развития до уровня интегрированных автоматизированных систем управления, охватывающих по вертикали и горизонтали все уровни и звенья производства и сбыта.

Технология — это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям.

Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной техники.

Информационная технология, согласно определению, принятому ЮНЕСКО, - это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.

Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники.

По мнению американского специалиста в области управ­ления Г. Поппеля, под информационными технологиями (ИТ) следует понимать использование вычислительной тех­ники и систем связи для создания, сбора, передачи, хране­ния, обработки информации для всех сфер общественной жизни.

ИТ рассматривают и как часть инфор­мационного бизнеса - его некоторую технологическую основу, и как отдельный сектор инфраструктуры, часто развивающийся автономно.

В последние десятилетия в наиболее развитых странах, в частности, в США и Японии, развиваются творческие (созидающие) информационные технологии так называемого третьего (высшего) уровня. Они охватывают полный информационный цикл - выработку информации (новых знаний), их передачу, переработку, использование для преобразования объекта, достижения новых более высших целей.

Информационные технологии третьего уровня означают высший этап компьютеризации менеджмента, позволяют задействовать ЭВМ в творческом процессе, соединить силу человеческого ума и мощь электронной техники.

Полная интегрированная автоматизация менеджмента предполагает охват следующих информационно-управленческих процессов: связь, сбор, хранение и доступ к необходимой информации, анализ информации, подготовка текста, поддержка индивидуальной деятельности, программирование и решение специальных задач.

Основные направления автоматизации информационно-управленческой деятельности компаний следующие: автоматизация процесса обмена информацией, включая учрежденческую АТС, “электронную почту”.

К информационным технологиям относятся:

- персональные компьютеры, объединенные в сети;

- электронные пишущие машинки;

- текстообрабатывающие системы (проблемно-ориентированные компьютерные системы, имеющие большие функциональные возможности);

- копировальные машины;

- коммуникационные средства, телефонную технику;

- средства для автоматизации ввода архивных документов и поиска информации (к ним относятся нетрадиционные носители информации: магнитные и лазерные диски и ленты, микрофильмы, диски с оптическими записями);

- средства для обмена информацией - “электронная почта”;

- видеоинформационные системы;

- локальные компьютерные сети;

- интегрированные сети учреждений.

 

Признавая, как факт, поразительные тех­нологические достижения наступившей эры информационных технологий, американ­ские специалисты спрогнозировали дальнейший прогресс в этой области, движущей силой которого явля­ются пять основных так называемых “информационных тен­денций”:

- возрастание роли информационного продукта;

- развитие способности к взаимодействию (совместимо­сти);

- ликвидация промежуточных звеньев (непосредствен­ность);

- глобализация;

- конвергенция.

Дадим этим тенденциям определение и кратко их охарактеризуем.

Возрастание информационного продукта. Определены шесть секторов экономики, в кото­рых применение ИТ наиболее вероятно повысит эффектив­ность торговых операций: промышленные товары и поставки, расфасованные потребительские и фармацевтические това­ры, страхование коммерческих предприятий и отдельных лиц, коммерческие банки и кредиты, оптовая торговля и услуги специалистов, фондовая торговля.

Информационный продукт (ИП) выступает в виде программных средств, баз данных и служб экспертного обеспе­чения (определение дано Г. Поппелем и Б. Голдстайпом). ИП в форме различного рода информации является источ­ником человеческих знаний. Р. У. Эмерсон определяет информацию как “накопленные мысли и опыт бесчисленных умов”.    

Следовательно, деятельность интеллектуальных ра­ботников в большей степени зависит от содержания, точно­сти и своевременности получаемой информации. ИТ призва­на донести информацию до места создания и использования знаний.

Создание ИП включает 3 основные стадии: разработку, синтез и распространение. Через эти стадии проходят 8 ос­новных типов ИП: новости, документальные программы, знания и мнения, данные и факты, протоколы, игры, худо­жественные и драматургические произведения, музыка и юмор.

Отсюда возрастающее значение ИП, причем в разных плоскостях. Информационная часть ИП расширяет кругозор людей, позволяет более эффективно использовать ресурсы, а развлекательная обеспечивает досуг. Качество и доступность обеих составляющих оказывают существенное влияние на чувство самоудовлетворения отдельного человека.

 

Способность информационных технологий к взаимодействию. Следующей тенденцией развития ИТ является способность к взаимодействию между всеми физическими и логическими элементами системы. Один из важнейших факторов для обеспечения совместимости взаимодействия - появление новых стандартов на программные и аппаратные средства, дисплеи, базы данных и сети, что повлекло за собой процес­сы стандартизации.

В настоящее время технология может являться и сдерживающим фактором: отсутствие способности к взаимо­действию средств автоматизации делает нерациональной ее реализацию. Это обусловлено взрывным расширением ИТ, в результате чего стандартизация продуктов не успевает за техническими стандартами. С другой стороны, в результате более активной маркетинговой деятельности и успехов в распространении ИП, захвате большой рыночной доли какой-либо компанией, её продукт становится стандартом для всех остальных. В качестве примера можно привести персональные компьютеры фирмы IBM, операционные системы корпорации Microsoft, локальная сеть Novell, стандарты бытовой видеозаписи VHS фирмы JVC, Video-8 фирмы Sony.

Ликвидация промежуточных звеньев. По мере того как информационные технологии все глубже проникает в различные сферы бизнеса, она изменяет различные стоимостные пока­затели, на которых базируется конкуренция. Ликвидация промежуточных звеньев означает устранение тех стадий, которые включают посредников между потребителями и производителями. В частности, в банковской сфере уменьшается роль мелких банков, так как на внедрение информационных технологий требуются значительные ресурсы.

Информационные технологии уже в настоящее время обеспечивают возможности для ликвидации промежуточных функций внутри компаний и между ними. Телемаркетинг и система заказов “компью­тер—компьютер” устраняют, например, промежуточные торговые организации.

В целом оценивая ситуацию, американские специалисты утверждают следующее: “Вводя новое оружие конкуренции в различные сферы деятельности, ИТ вызывает острую борь­бу между фирмами”.

Intel предсказывает, что в конце концов "электронная" коммерция вытеснит среднее звено бизнеса (дистрибьюторов), которые сегодня играют важную роль в доведении всех видов продукции до конечного пользователя.

Основная причина превращения ИТ в такую мощную силу состоит в том, что информация часто выступает в качестве основного продукта обмена при совер­шении сделки, например, когда закупается программа об­учения или заключается контракт на предоставление кон­сультационных услуг.

Глобализация. Еще одной тенденцией развития информационных технологий является глобализа­ция информационного бизнеса. Чисто теоретически любой человек (или фирма) является сегодня возможным потреби­телем информации. Поэтому возможности информационного рынка по-прежнему являются беспредельными, хотя и су­ществует довольно жесткая конкуренция между основными производителями.

Можно сказать, что, несмотря на различие рынков, продукция, пользующаяся спросом в Америке, фактически аналогична той продукции, на которую существует спрос в Японии и Европе. Наличие пяти основных факторов обуславливает этот процесс:

- различный уровень знаний в области ИТ, определяющий темпы ее распространения, которые варьируют в широких пределах в зависимости от сферы применения и от особенностей страны;

- соотношение "стоимость — эффективность" ИТ;

- правительственная поддержка;

- стандартизация;

- сравнительные достоинства сосуществующих и взаимозаменяемых технологий.

Конвергенция. Глобализация непосредственно связана с конвергенцией (сближением в сторону слияния, устойчивого равновесия и развития).

Ранее сферу производства и сферу услуг можно было легко определить и дифференцировать. Одна­ко описанные выше “информационные тенденции” ме­няют традиционные представления. Некоторые виды про­дукции и услуг разграничить достаточно просто. Пишущие машинки и калькуляторы - это продукция, телекс и радиовещание - это услуги. Сложнее обстоит дело, когда речь идет, например, о телексной аппаратуре и ТВ-приемниках, которые приобретают конкретную значимость только в сово­купности с вышеупомянутыми видами услуг.

Кроме того, определенные виды продукции и услуг, выполняя одинаковые функции, становятся по существу взаимозаменяемыми.

 

Учет анализа динамики развития индустрии информационных технологий позволяет выделить следующие основные области ИТ:

- услуги связи - реализуются посредством таких сетей общего пользования, как телефонная передача данных, пе­редачи изображения и звуковых сигналов, а также тради­ционных методов доставки, например по почте;

- информационные услуги - представлены различного рода публикациями, осуществляемыми как традиционными методами, так и посредством электроники; пакетами прикладных программ, заказными программными средствами, компьютерной обработкой данных, рекламой и другими видами профессиональных услуг;

- развлечения - обеспечиваются за счет создания информационного продукта: музыкального, художественного, юмористического и игрового характера, распространения его в виде печатных изданий, пластинок, кассет, дискет и т.д., а также посредством радио- и           ТВ-трансляции, кабельного телевидения, театров и др;

- потребительская электроника - представлена стан­дартными устройствами и системами, обеспечивающими по­требности частных лиц в информации и развлечениях. На­пример, телефонная, аудио- и ТВ-аппаратура, такие новей­шие системы, как бытовые компьютеры и лазерные проигрыватели;

- конторское оборудование - от простейших автономных устройств для перенесения с носителя на носитель (копироваль­ные и пишущие машины) до сегодняшних - с сетями персо­нальных компьютеров, телефонных аппаратов и других видов АРМ, которые хранят, обрабатывают и передают инфор­мацию;

- системы обеспечения бизнеса. К ним относятся си­стемы общего назначения для обработки, хранения и пере­дачи информации (например, универсальные компьютеры с соответствующим программным обеспечением), а также устройства и системы специализированного назначения (коммутаторы для сетей связи, устройства сбора технологической информации, роботы, средства автоматизированного контро­ля и управления технологическими процессами, “электрон­ные киоски”, автоматические кассовые аппараты и системы продажи бензина).

Техническое обеспечение — фундамент информационных технологий. Оно включает в себя аппаратные средства, средства коммуникации, программное обеспечение

Все лидеры компьютерной индустрии обнародовали свои стратегические планы относительно Internet/Intranet и совокупности новых технологий, спеша утвердиться в общественном мнении, как Internet-компании. Не сделать этого и не подтвердить свои заявления делами — означает потерять доверие клиентов и проиграть. Например, корпорацией Microsoft уже произведена внутренняя структурная перестройка, выпущена целая гамма продуктов для Internet, все существующие продукты дополняются средствами интеграции с Internet, развиваются новые технологии. Идет работа в независимых комитетах и консорциумах по согласованию стандартов. Сегодня Microsoft тратит на исследования и разработки в области Internet больше, чем любая другая компания.

Не отстают от разработчиков компьютерной техники и другие разработчики технического обеспечения. Планируется развернуть глобальную спутниковую телефонную сеть, состоящую                           из 86 низкоорбитальных спутников, которая позволит связываться по спутниковому телефону из любой точки планеты.

Internet - яркое проявление основных тенденций развития информационных технологий. Эта глобальная сеть привлекает все больше абонентов, для которых компьютер является лишь инструментом в их профессиональной деятельности.

Появление технологии WWW привело к революционному подъёму использования Internet. Wold Wide Web (WWW) новейшая и быстро разрастающаяся информационная технология в Internet. Всего за полгода количество WWW-серверов в мире увеличилось от 3000 до 10000. И "плетение паутины" продолжается, ежедневно появляются новые хранилища данных, содержащие разнообразнейшую информацию. Диапазон тем - от ловли рыбы на муху и домашнего пивоварения до обзоров кинофильмов и электронных газет.

WWW поддерживает набор стандартов, позволяющих пользователям получить доступ к информационным ресурсам Internet. Отличительной особенностью Web являются гипертекстовые средства, с помощью которых можно без сложных манипуляций получать доступ к информации, находящейся на другом конце света.

Первые нити "паутины" были сплетены в 1989 году в Херне, European particle physics laboratory под руководством                    Тима Бернерс-Ли.            

WWW был задуман как целостный мир, в котором информация из любых источников легко доступна на любых типах компьютеров, в любой стране, с использованием стандартизованных программ.

WWW - новое средство для издательского бизнеса и количество изданий, появляющихся в виде электронных версий, постоянно растет.

Эта технология, помноженная на прогнозируемые масштабы внедрения операционной системы Windows, рекордные за всю историю индустрии, сделает Internet таким же привычным средством общения, как телефон.

Области бизнеса, наиболее эффективно использующие достижения информационных технологий. В промышленности системы моделирования позволяют обходиться без дорогостоящих испытаний, сокращают время создания продукции. Системы автоматизированного проектирования ускоряют проектирование сложной продукции, делают возможным более тесное использование потенциала рабочих групп. Система электронной передачи данных позволяет более эффективно управлять предприятием, вести быструю переписку между партнёрами, позволяет создавать рабочие группы внутри корпорации, не объединённые территориально, и даже за счет разницы часовых поясов расширить время работы над проектами.

В банковской системе возникают новые платежные системы, карточные системы, электронные кошельки, электронные клиринговые системы на основе достижений ИТ. Первоначально карточки использовали принцип магнитной ленты, в дальнейшем удалось создать микросхемы, обладающие миниатюрностью, большими возможностями и лучшей защитой.

Индустрия развлечений активно разнообразнейшим образом использует достижения информационных технологий. Это и разработка новых компьютерных игр, новых аттракционов, использование ИТ в кино- и видеопроизводстве. Опасности и сложности при использовании ИТ. В сложном программном обеспечении есть недостатки, которыми могут воспользоваться посторонние лица (хакеры) и использовать их в свою пользу. Так, хакер украл с кредитных карточек Парекс-банка около 7000 долларов, из компьютеров полиции одной прибалтийской республики исчезла база данных на все автомобили, зачисленные в угон не только из бывшего СССР, но и проходящую по базам поиска Интерпола.

В 1993-1995 годах было зафиксировано более 300 попыток проникнуть в компьютерную сеть ЦБ России. В России материальный ущерб в 1995 году составил 250 млрд. рублей.

Для предотвращения несанкционированного доступа используются дорогостоящие системы защиты, совершенствуется программное обеспечение (ПО).

При использовании программного обеспечения существует возможность потери данных от действия компьютерных вирусов, которые используют недостатки ПО. В связи с возрастающей стоимостью информации потери могут быть очень весомыми. Вирусы создаются людьми, либо психически нездоровыми, обуреваемые деструктивными мотивами, либо для нанесения вреда пользователю, пользующемуся нелицензированной копией программного обеспечения, либо начинающим программистом, не имеющим достойной сферы применения своей энергии. Для защиты приходится использовать специальные программы-антивирусы. Российские программисты являются лидерами в разработке антивирусов.

В силу того, что сейчас произошла концентрация в отрасли информационных технологий, и работают лишь по несколько крупных компаний в каждой специализированной области, перед пользователем ИТ встает дилемма выбора платформы информационной технологии, так как в дальнейшем он будет зависеть от своего поставщика.

Легкость тиражирования информационных продуктов позволяет с лёгкостью нарушать авторские права разработчика ИП. Это касается, в первую очередь, аудио- и видеопродукции, программного обеспечения. Так, в США нелегально используется, по приблизительным подсчетам, 20% объёма всей продукции, в Китае - до 80%, в России - около 70%. Выход для разработчиков ИП - судебное преследование "пиратов", давление правительства на страны, нарушающие авторские права. В частности, в России фирма Microsoft, российские производители программного обеспечения выиграли в 1996 году несколько судебных процессов против пиратов.

Сегодня никто не может игнорировать новые информационные технологии, широко распространяющиеся в нашей жизни, не говоря уже о той непосредственной выгоде, которую из них могут извлекать потребители уже сегодня.

Таковы основные черты развития сегодняшнего индустриального бизнеса, который уже сейчас конкурирует с промышленностью и в будущем может быть основным видом экономической деятельности.

2. МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ

И ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Микроэлектронные технологии. Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось несколько поколений элементной базы: дискретная электроника электровакуумных приборов, дискретная электроника полупроводниковых приборов, интегральная электроника микросхем (микроэлектроника), интегральная электроника функциональных микроэлектронных устройств (функциональная микроэлектроника).

Элементная база электроники развивается непрерывно возрастающими темпами. Развитие изделий электроники от поколения к поколению идет в направлении их функционального усложнения, повышения надежности и срока службы, уменьшения габаритных размеров, массы, стоимости и потребляемой энергии, упрощения технологии и улучшения параметров электронной аппаратуры.

Одной из характерных особенностей нынешнего этапа научно-технического прогресса является все более широкое применение микроэлектроники в различных отраслях народного хозяйства. Роль микроэлектроники в развитии общественного производства определяется ее практически неограниченными возможностями в решении различных задач во всех областях народного хозяйства, глубоким влиянием на культуру и быт современного человека.

Значительное усложнение требований и задач, решаемых электронной аппаратурой, привело к росту числа элементов в ней. Число элементов постоянно увеличивается. Разрабатываемые сейчас сложные системы содержат десятки миллионов элементов. В этих условиях важное значение приобретают проблемы повышения надежности аппаратуры и ее элементов, микроминиатюризация электронных компонентов и комплексной миниатюризации аппаратуры. Все эти проблемы успешно решает микроэлектроника.

Особое внимание в настоящее время уделяется внедрению микропроцессоров, обеспечивающих решение задач автоматизации управления механизмами, приборами и аппаратурой. Адаптация микропроцессора к особенностям конкретной задачи осуществляется в основном путем разработки соответствующего программного обеспечения, заносимого затем в память программ. Аппаратная адаптация в большинстве случаев осуществляется путем подключения необходимых интегральных схем обрамления и организации ввода-вывода, соответствующих решаемой задаче.

В микропроцессорной технике выделился самостоятельный класс больших интегральных схем (БИС) - однокристальные микроЭВМ (ОМЭВМ), которые предназначены для “интеллектуализации” оборудования различного назначения.

Архитектура однокристальных микроЭВМ - результат эволюции архитектуры микропроцессоров и микропроцессорных систем, обусловленной стремлением существенно снизить их аппаратные затраты и стоимость. Как правило, эти цели достигаются как путем повышения уровня интеграции БИС, так и за счет поиска компромисса между стоимостью, аппаратными затратами и техническими характеристиками ОМЭВМ.

Становление микроэлектроники как самостоятельной науки стало возможным благодаря использованию богатого опыта и базы промышленности, выпускающей дискретные полупроводниковые приборы. Однако по мере развития полупроводниковой электроники выяснились серьезные ограничения применения электронных явлений и систем на их основе. Поэтому микроэлектроника продолжает продвигаться быстрыми темпами как в направлении совершенствования полупроводниковой интегральной технологии, так и в направлении использования новых физических явлений.

Разработка любых ИМС представляет собой довольно сложный процесс, требующий решения разнообразных научно-технических проблем. Вопросы выбора конкретного технологического воплощения ИМС решаются с учетом особенностей разрабатываемой схемы, возможностей и ограничений, присущих различным способам изготовления, а также технико-экономического обоснования целесообразности массового производства.

Эти вопросы находят решение путем использования двух основных классов микросхем - полупроводниковых и гибридных.

Оба эти класса могут иметь различные варианты структур, каждый из которых с точки зрения проектирования и изготовления обладает определенными преимуществами и недостатками. По своим конструктивным и электрическим характеристикам полупроводниковые и гибридные интегральные схемы дополняют друг друга и могут одновременно применяться в одних и тех же  радиоэлектронных комплексах.

При массовом выпуске различных ИМС малой мощности, особенно предназначенных для ЭВМ, используются, в основном, полупроводниковые ИМС.

Гибридные микросхемы заняли доминирующее положение в схемах с большими электрическими мощностями, а также в устройствах СВЧ, в которых можно применять как толстопленочную технологию, не требующую жестких допусков и высокой точности нанесения и обработки пленок, так и тонкопленочную технологию для обеспечения нанесения пленочных элементов очень малых размеров.

Изделия микроэлектроники: интегральные микросхемы различной степеней интеграции, микросборки, микропроцессоры, мини- и микро-ЭВМ – позволили осуществить проектирование и промышленное производство функционально сложной радио- и вычислительной аппаратуры, отличающейся от аппаратуры предыдущих поколений лучшими параметрами, более высокими надежностью и сроком службы, меньшими потребляемой энергией и стоимостью.

Аппаратура на базе изделий микроэлектроники находит широкое применение во всех сферах деятельности человека. Способствует созданию систем автоматического проектирования, промышленных роботов, автоматизированных и автоматических производственных линий, средств связи и многому другому.

В последние годы в одной из важнейших областей микроэлектроники - фотолитографии, без применения которой практически невозможно изготовление сверхминиатюрных печатных плат, интегральных схем и других элементов микроэлектронной техники, обычные источники света заменяются на лазерные. С помощью лазера на ХеСL (1=308 нм) удается получить разрешение в фотолитографической технике до 0,15 - 0,2 мкм.    

Лазерные технологии. Создание лазера - прибора оптического квантового генератора, стало одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века.

Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча.      

Само слово “лазер” составлено из первых букв английского словосочетания, означающего” усиление света в результате вынужденного излучения”.                                                                                                                         

Наряду с научными и техническими применениями лазеры используются в информационных технологиях для решения специальных задач, причем эти применения широко распространены или находятся в стадии исследований. Наиболее распространенными примерами таких применений являются оптическая цифровая память, оптическая передача информации, лазерные печатающие устройства, кроме того они применяются в вычислительной технике в качестве различных устройств.

Лазеры в вычислительной технике применяются:

- в качестве логических элементов (да-нет, или);

- для ввода и считывания из запоминающих устройств в вычислительных машинах.

В этих целях рассматриваются исключительно инжекционные лазеры.

Преимущества таких элементов: малые времена переключения и считывания, очень маленькие размеры элементов, интеграция оптических и электрических систем.

Достижимыми оказываются времена переключения примерно  10^-10 с (соответственно этому быстрые времена вычисления); емкости запоминающего устройства 10⁷ бит/см², и скорости считывания 10⁹ бит/с.

Лазерные принтеры. Для печати в вычислительной технике и в других случаях часто применяется лазерное излучение. Преимущество их в более высокой скорости печати по сравнению с обычными способами печатания.

Принцип действия их такой: поступающий от считываемого оригинала свет преобразуется в ФЭУ в электрические сигналы, которые соответствующим образом обрабатываются в электронном устройстве вместе с управляющими сигналами (для определения высоты шрифта, состава краски и т.д.) и служат для модуляции лазерного излучения. С помощью записывающей головки экспонируется расположенная на валике пленка. При этом лазерное излучение разделяется на ряд равных по интенсивности частичных лучей (шесть или больше), которые посредством модуляции при данных условиях подключаются или отключаются.

Применяемые лазеры: ионный аргоновый лазер (мощность не более 10 мВт), инжекционный лазер.

Для становящейся все более тесной связи между обработкой данных, текста и изображения необходимо применять новые методы записи информации, к которым предъявляются следующие требования:

- более высокая емкость запоминающего устройства;

- более высокая эффективность хранения архивных материалов,

- лучшее соотношение между ценой и производительностью.

Это может быть достигнуто с помощью записи и считывания цифровой информации.

 

Информация (речь, музыка, изображения, данные), содержащиеся в виде электрических сигналов, преобразуется в цифровые величины и выражается тем самым в виде последовательности импульсов, которая записывается в различной форме (в виде углублений или отверстий различной длины и расстояний между ними или магнитным способом) на диске запоминающего устройства.

При считывании считывающий свет, отраженный (рассеянный в обратном направлении) от этих углублений (отверстий), модулируется и с помощью фотоприемника преобразуется в соответствующий электрический сигнал.

С разработкой лазера в распоряжении специалистов оказался источник света с большой длиной когерентности, излучение которого при большой частоте n (не более 10¹⁵ Гц) и тем самым большой возможной полосе модуляции и малой ширине линии подходит для оптической передачи информации.

В настоящее время существует большое число линий с лазером в качестве источника света. Оптические системы передачи информации работают с несущими частотами 10¹³ - 10¹⁵ Гц, соответствующими длинам волн l=33¸0,33 мкм.

Принципиально система для оптической передачи информации состоит из шести компонентов (рис).

 

Рис. Схема системы для оптической передачи информации:

1 - источник света; 2 - модулятор света; 3 - линия передач;                   4 - фотоприемник; 5 - сигнал.

При использовании полупроводниковых лазеров в качестве источников света внешний модулятор может быть исключен (напосредственная модуляция лазера с помощью возбуждающего тока в этом случае имеет преимущество).

Задача оптической передачи информации является передача излучения от передатчика к приемнику, и тем самым решающее значение приобретает среда распространения сигнала. Свойства среды в основном определяют конструкцию и размеры всей системы передачи, включая выбор источника света и приемника.

Лазеры нашли широкое применение, и в частности используются в промышленности для различных видов обработки материалов: металлов, бетона, стекла, тканей, кожи и т. п.                                    

Лазерные технологические процессы можно условно разделить на два вида. Первый из них использует возможность чрезвычайно тонкой фокусировки лазерного луча и точного дозирования энергии как в импульсном, так и в непрерывном режиме.

В таких технологических процессах применяют лазеры сравнительно невысокой средней мощности: это газовые лазеры импульсно-периодического действия, лазеры на кристаллах иттрий-алюминиевого граната с примесью неодима. С помощью последних были разработаны технология сверления тонких отверстий (диаметром 1 - 10 мкм и глубиной до 10 -100 мкм) в рубиновых и алмазных камнях для часовой промышленности и технология изготовления фильеров для протяжки тонкой проволоки. Основная область применения маломощных импульсных лазеров связана с резкой и сваркой миниатюрных деталей в микроэлектронике и электровакуумной промышленности, с маркировкой миниатюрных деталей, автоматическим выжиганием цифр, букв, изображений для нужд полиграфической промышленности.                                  

Второй вид лазерной технологии основан на применении лазеров с большой средней мощностью: от 1 кВт и выше. Мощные лазеры используют в таких энергоемких технологических процессах, как резка и сварка толстых стальных листов, поверхностная закалка, наплавление и легирование крупногабаритных деталей, очистка зданий от поверхностей загрязнений, резка мрамора, гранита, раскрой тканей, кожи и других материалов. При лазерной сварке металлов достигается высокое качество шва и не требуется применение вакуумных камер, как при электроннолучевой сварке, а это очень важно в конвейрном производстве.

Мощная лазерная технология нашла применение в машиностроении, автомобильной промышленности, промышленности строительных материалов. Она позволяет не только повысить качество обработки материалов, но и улучшить технико-экономические показатели производственных процессов. Так, скорость лазерной сварки стальных листов толщиной 14 мКм достигает 100 м\ч при расходе электр

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: