Lasery sa bežne používajú na rôzne aplikácie. Líšia sa v závislosti od prevádzkového aktívneho média, výkonu, spôsobu prevádzky alebo aplikácie. Príklady možností využitia laserov zahŕňajú rezanie materiálov, meranie vzdialeností, vykonávanie kozmetických zákrokov, odstraňovanie tetovania, nahrávanie a reprodukciu zvukov a obrazov, optické telekomunikácie a mnohé iné. Takéto množstvo funkcií a neustále modifikácie laserov naznačujú ich významnú úlohu v dnešnom svete.
Laser je skratka pre Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation . Fungujú tak, že zosilňujú vyžarované svetlo vynútením vyžarovania. Vyžarujú elektromagnetické žiarenie v rozsahu viditeľného, ultrafialového alebo infračerveného svetla. Činnosť laserov je založená na stimulovanej emisii, ktorá spočíva v osvetlení excitovaných atómov žiarením definovanej energie. Najvšeobecnejšie delenie laserov je založené na ich klasifikácii v závislosti od aktívneho prostredia alebo vlnovej dĺžky emitovaného žiarenia. Ak vezmeme do úvahy aktívne médium prítomné v laseri, môžeme rozlíšiť plynové, kvapalinové a pevnolátkové lasery. Molekuly, atómy alebo ióny, ktoré sú súčasťou takéhoto média, sa líšia svojou energetickou štruktúrou. Určuje najdôležitejšie parametre lasera. Nižšie sú uvedené najdôležitejšie príklady laserov v závislosti od použitého aktívneho média. V zátvorkách sú rozsahy vlnových dĺžok emitovanej vlny:
Argónový laser patrí do skupiny plynových iónových laserov. Aktívne médium je v tomto prípade tvorené iónmi argónu. Tento laser môže vyžarovať viac ako 30 čiar od ultrafialového po červené svetlo. Atómy argónu sú držané vo výbojovej trubici pod tlakom asi 0,1 Torr. Elektróny vznikajúce pri výboji sa zrážajú s atómami argónu. Môžu ich priamo ionizovať a excitovať, čím presúvajú atómy zo základného stavu do stavu excitovaného iónu. Ďalším, efektívnejším procesom je dvojstupňová ionizácia argónu. Takto vytvorený ión sa potom prenesie do ešte vyššieho stavu excitácie, ktorý sa nazýva horný stav lasera. To umožňuje generovať niekoľko spektrálnych čiar s rôznymi frekvenciami.
Hélium-neónový laser je príkladom plynového lasera skonštruovaného v roku 1959. Svetlo je vyžarované v dôsledku takzvanej populačnej inverzie. Hélium a neón sú umiestnené v pomere 10:1 (celkový tlak je blízko 1,3 hPa) v trubici z kremenného skla. Na jeho koncoch je aplikované napätie, ktoré spôsobuje výboje v plyne. V dôsledku toho sa vo vnútri potrubia vytvorí elektrostatické pole. Urýchľuje elektróny a ióny na vysoké rýchlosti. Pretože vo vnútri takéhoto lasera je viac atómov hélia, zrýchlené elektróny na ne narážajú oveľa častejšie a spôsobujú ich vybudenie do vyšších energetických stavov, ktoré sú relatívne dlho relatívne stabilné. Excitované atómy hélia sa zase zrážajú s neónovými atómami a prenášajú na ne excitačnú energiu. Pre tento plyn sú časy budenia na vyššej úrovni väčšie ako na nižšej úrovni, preto po určitom čase nastáva takzvaná inverzia populácie.
Takéto lasery môžu pracovať v kontinuálnom aj pulznom režime. Aktívnym prostredím je v tomto prípade zmes oxidu uhličitého (CO 2 ), dusíka (N 2 ) a hélia (He) v objemovom pomere 1 : 1,3 : 1,7. Každý z nich plní špecifické funkcie. Oxid uhličitý je aktívny plyn, elektrické výboje, ktoré poskytujú excitačnú energiu, prebiehajú v dusíku, zatiaľ čo hélium je určené na stabilizáciu CO 2 plazmy a odvádzanie výsledného tepla. Elektrické výboje, ktoré prebiehajú v zmesi oxidu uhličitého a dusíka, spôsobujú veľmi účinnú excitáciu molekúl N 2 . Keďže takáto molekula má identické jadrá, dipólový prechod je zakázaný. Energia sa stráca iba v dôsledku kolízií. Ak sú v molekulárnej laserovej trubici molekuly oxidu uhličitého, v dôsledku dobrej koincidencie excitovaných hladín N 2 a CO 2 , zrážky druhého typu spôsobia excitáciu molekúl CO 2 a vrátia sa do základného stavu N 2 molekuly. V tomto prípade sa inverzia v zmesi dosiahne oveľa ľahšie ako v čistom C02 .
Postavil ho v roku 1960 Theodore Maiman. Aktívnou látkou zodpovednou za vlastnosti rubínového lasera je rubín (oxid hlinitý, Al 2 O 3 , v ktorom sú niektoré atómy hliníka nahradené atómami chrómu Cr 3+ ). Rubínové lasery pracujú v impulzoch a vyžarujú žiarenie v rozsahu viditeľného červeného svetla. Centrálnu časť lasera tvorí rubínová tyčinka s bleskovou lampou nad ňou. Intenzívny záblesk svetla vychádzajúci z neho vybudí niektoré atómy rubínu do stavu vyššej energie. Rubínové atómy týmto spôsobom excitujú ďalšie atómy posielaním fotónov. Na oboch stranách rubínovej tyče sú zrkadlá, ktoré tento efekt umocňujú. Jedna z nich je polopriepustná a fotóny, ktoré cez ňu unikajú, sú výsledným laserovým lúčom. Rubínové lasery sú v súčasnosti predovšetkým predmetom historického záujmu. Ich použitie je obmedzené na holografiu alebo odstránenie tetovania.
Nájdite si svoje miesto v skupine PCC. Získajte informácie o našej ponuke a pokračujte v rozvoji s nami.
Neplatené letné stáže pre študentov a absolventov všetkých kurzov.
