Lasery se běžně používají pro různé aplikace. Liší se v závislosti na provozním aktivním médiu, výkonu, způsobu provozu nebo aplikaci. Příklady možností využití laserů zahrnují řezání materiálů, měření vzdáleností, provádění kosmetických zákroků, odstraňování tetování, nahrávání a reprodukování zvuků a obrazů, optické telekomunikace a mnoho dalších. Takové četné funkce a neustálé úpravy laserů naznačují jejich významnou roli v dnešním světě.
Laser je zkratka pro Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation . Fungují tak, že zesilují vyzařované světlo vynucením emise. Vyzařují elektromagnetické záření v rozsahu viditelného, ultrafialového nebo infračerveného světla. Provoz laserů je založen na stimulované emisi, která spočívá v osvětlení excitovaných atomů zářením o definované energii. Nejobecnější rozdělení laserů vychází z jejich klasifikace v závislosti na aktivním prostředí nebo vlnové délce emitovaného záření. Vezmeme-li v úvahu aktivní prostředí přítomné v laseru, můžeme rozlišit plynové, kapalinové a pevnolátkové lasery. Molekuly, atomy nebo ionty, které jsou součástí takového prostředí, se liší svou energetickou strukturou. Určuje nejdůležitější parametry laseru. Níže jsou uvedeny nejdůležitější příklady laserů v závislosti na použitém aktivním médiu. V závorkách jsou rozsahy vlnových délek emitované vlny:
Argonový laser patří do skupiny plynových iontových laserů. Aktivní prostředí je v tomto případě tvořeno ionty argonu. Tento laser může vyzařovat více než 30 čar od ultrafialového až po červené světlo. Atomy argonu jsou drženy ve výbojkové trubici pod tlakem asi 0,1 Torr. Elektrony vzniklé při výboji se srážejí s atomy argonu. Mohou je přímo ionizovat a excitovat, přemisťovat atomy ze základního stavu do stavu excitovaného iontu. Dalším, účinnějším procesem je dvoustupňová ionizace argonu. Takto vytvořený iont je pak převeden do ještě vyššího excitačního stavu, který se nazývá horní laserový stav. To umožňuje generovat několik spektrálních čar s různými frekvencemi.
Helium-neonový laser je příkladem plynového laseru, zkonstruovaného v roce 1959. Světlo je vyzařováno v důsledku tzv. populační inverze. Helium a neon jsou umístěny v poměru 10:1 (celkový tlak se blíží 1,3 hPa) v trubici z křemenného skla. Na jeho koncích je aplikováno napětí, které způsobuje výboje v plynu. V důsledku toho se uvnitř potrubí vytvoří elektrostatické pole. Urychluje elektrony a ionty na vysokou rychlost. Protože je uvnitř takového laseru více atomů helia, narážejí na ně urychlené elektrony mnohem častěji a způsobují jejich vybuzení do vyšších energetických stavů, které jsou relativně dlouhou dobu relativně stabilní. Vybuzené atomy helia se zase srážejí s atomy neonu a přenášejí na ně excitační energii. U tohoto plynu jsou doby buzení na vyšší hladině větší než na nižší hladině, proto po nějaké době dochází k tzv. populační inverzi.
Takové lasery mohou pracovat v kontinuálním i pulzním režimu. Aktivním prostředím je v tomto případě směs oxidu uhličitého (CO 2 ), dusíku (N 2 ) a helia (He) v objemovém poměru 1 : 1,3 : 1,7. Každý z nich plní specifické funkce. Oxid uhličitý je aktivní plyn, elektrické výboje, které poskytují excitační energii, probíhají v dusíku, zatímco helium je navrženo tak, aby stabilizovalo plazmu CO 2 a odvádělo vzniklé teplo. Elektrické výboje, které probíhají ve směsi oxidu uhličitého a dusíku, způsobují velmi účinné buzení molekul N 2 . Protože taková molekula má identická jádra, je dipólový přechod zakázán. Energie se ztrácí pouze v důsledku kolizí. Pokud jsou v molekulární laserové trubici molekuly oxidu uhličitého, v důsledku dobré koincidence excitovaných hladin N 2 a CO 2 , srážky druhého typu způsobí excitaci molekul CO 2 a vrátí se do základního stavu N 2 molekul. V tomto případě je inverze ve směsi dosaženo mnohem snadněji než v čistém CO 2 .
Byl postaven v roce 1960 Theodorem Maimanem. Aktivní látkou odpovědnou za vlastnosti rubínového laseru je rubín (oxid hlinitý, Al 2 O 3 , ve kterém jsou některé atomy hliníku nahrazeny atomy chrómu Cr 3+ ). Rubínové lasery pracují v pulzech a vyzařují záření v rozsahu viditelného červeného světla. Centrální část laseru je rubínová tyč s bleskem nad ní. Intenzivní záblesk světla vycházejícího z něj vybudí některé atomy rubínu do vyššího energetického stavu. Rubínové atomy tímto způsobem excitují další atomy vysíláním fotonů. Na obou stranách rubínové tyče jsou zrcátka, která tento efekt umocňují. Jeden z nich je polopropustný a fotony, které přes něj uniknou, jsou výsledným laserovým paprskem. Rubínové lasery jsou nyní především historického zájmu. Jejich použití je omezeno na holografii nebo odstranění tetování.
Najděte si své místo ve skupině PCC. Seznamte se s naší nabídkou a rozvíjejte se s námi.
Neplacené letní stáže pro studenty a absolventy všech kurzů.
