Laser

Nazwa LASER pochodzi od skrótu nazwy angielskiej Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania). Zjawisko wymuszonej emisji odkrył w drodze teoretycznych rozważań Albert Einstein w 1919 r. Na drodze eksperymentalnej zjawisko to uzasadnił w 1940 r. radziecki uczony W.A. Fabrikant. W pierwszym zbudowanym w 1960 r. laserze wykorzystano kryształ rubidu. Laser składa się z ośrodka czynnego, układu pompującego
i układu optycznego.
Emisją spontaniczną nazywa się przeskakiwanie samorzutnie niżej elektronów wzbudzonych wydzielając przy tym światło. Natomiast emisja wymuszona jest wtedy, gdy elektrony uwalniają się przez padający na nie foton światła i pod jego wpływem przeskakują na poziom niższy. Foton wymuszony ma tę samą długość fali co foton wywołujący emisję
i oba drgają zgodnie w tzw. fazie. Takie fotony nazywamy koherentnymi (dzięki koherencji światło lasera jest zwartą, nie rozszerzającą się, silną wiązką). Aby mogła zachodzić
w dużych ilościach emisja wymuszona należy w ośrodku czynnym stworzyć odpowiednie warunki tzn. spowodować by więcej elektronów było w stanie wzbudzonym niż w stanie podstawowym. Taki proces nosi nazwę inwersji (odwrócenia) obsadzeń. Odwrócenie obsadzeń można uzyskać za pomocą oświetlenia światłem (pompowanie optyczne), innym laserem, światłem błyskowym (fleszem), reakcjami chemicznymi. Zachodzi to w układzie pompującym. Układ optyczny składa się zazwyczaj z dwóch dokładnie wykonanych
i odpowiednio ustawionych zwierciadeł. Jedno z nich jest częściowo przepuszczalne. Fotony, dla których układ optyczny jest rezonatorem ( o odpowiedniej częstotliwości i określonym kierunku ruchu fali) wielokrotnie przebiegają przez ośrodek czynny wywołując emisję kolejnych fotonów. Pozostałe fotony zanikają w ośrodku czynnym lub układzie optycznym. Dzięki temu laser emituje niemalże równoległą wiązkę światła o dużej spójności.

Podział laserów w zależności od ośrodka czynnego:
- gazowe: He-Ne (helowo – neonowy), Ar (argonowy), na tlenku węgla, na dwutlenku węgla,
- na ciele stałym: rubinowy, neodymowy na szkle, tulowy, tytanowy,
- na cieczy: barwnikowe,
- półprzewodnikowe: złączowe, bezzłączowe.

Zastosowanie laserów:
- poligrafia ( np. naświetlarki filmów),
- znakowanie produktów,
- medycyna (np. stomatologia, dermatologia, chirurgia),
- spawanie,
- cięcie,
- drukarki,
- komputery i wiele innych.




Opis niektórych typów laserów:
- rubinowy – substancja czynna kryształ korundu z domieszką jonów chromu ukształtowany w walec, pompowany optycznie fleszem przez boczne powierzchnie, emituje światło czerwone
- kryptonowy i ksenonowy – wypełniony kryptonem lub ksenonem z domieszką fluoru lub chloru, emituje promienie ultrafioletowe
- krzemowy – najnowszy wynalazek, dużo tańszy niż obecnie stosowane technologie
w informatyce, pozwala na produkcję tańszych nadajników i wzmacniaczy światła
w światłowodach
- niebieski laser półprzewodnikowy – polscy naukowcy z warszawskiego Centrum Wysokich Ciśnień „Unipress” Polskiej Akademii Nauk wyhodowali, jako pierwsi, kryształy azotku galu (GaN) niezbędne do konstrukcji niebieskiego lasera. Laser ten umożliwi zwiększenie nawet czterokrotnie pojemności płyt CD (gdyż fale niebieskie są krótsze od obecnie stosowanych czerwonych). Nie wiadomo jednak czy technologia ta okaże się na tyle tania by trafić do masowej produkcji.