Laser - Gim36

Laser
•
•
•
nazwa utworzona jako akronim od Light
Amplification by Stimulated Emission of
Radiation - wzmocnienie światła poprzez
wymuszoną emisję promieniowania
generator światła, wykorzystujący zjawisko
emisji wymuszonej
Otrzymywane światło ma charakterystyczne
właściwości, trudne lub wręcz niemożliwe do
osiągnięcia w innych typach źródeł światła,
mianowicie: bardzo małą szerokość linii
emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej
mocy w wybranym obszarze widma,
spolaryzowanie wiązki światła, spójność
wiązki w czasie i przestrzeni,
monochromatyczność, bardzo małą
rozbieżność
Zasadniczymi częściami lasera są: ośrodek czynny, rezonator optyczny, układ
pompujący. Układ pompujący dostarcza energii do ośrodka czynnego, w
ośrodku czynnym w odpowiednich warunkach zachodzi akcja laserowa, czyli
kwantowe wzmacnianie (powielanie) fotonów, a układ optyczny umożliwia
wybranie odpowiednich fotonów.
Ośrodek czynny
Oddziaływanie światła z materią można wyjaśnić za
pomocą trzech zjawisk pochłaniania fotonów:
•
•
•
absorpcji
emisji spontanicznej
emisji wymuszonej fotonu
Foton wyemitowany w wyniku emisji wymuszonej jest spójny
z fotonem wywołującym emisję. Foton wzbudzający musi mieć
odpowiednią energię równą energii wzbudzenia ośrodka.
Atomy w stanie podstawowym pochłaniają fotony
wzbudzające. Aby laser działał proces emisji wymuszonej musi
przeważyć nad pochłanianiem występuje to gdy w ośrodku jest
więcej atomów w stanie wzbudzonym niż w stanie
podstawowym. Uzyskanie takiego nienaturalnego stanu, w
którym poziomy o wyższej energii są częściej obsadzone niż
poziomy o niższej energii, utrudnia także zjawisko emisji
spontanicznej powodujące, że atomy w stanie wzbudzonym
pozostają bardzo krótko przechodząc szybko do stanu
podstawowego
Układy
Pompujący:
Zadaniem układu jest przeniesienie
jak największej liczby
elektronów w substancji
czynnej do stanu wzbudzonego.
Pompowanie lasera odbywa się
poprzez błysk lampy błyskowej,
błysk innego lasera, przepływ
prądu w gazie, reakcję
chemiczną, zderzenia atomów,
wstrzelenie wiązki elektronów
do substancji.
Optyczny:
Układ optyczny pełni rolę sprzężenia
zwrotnego dla wybranych
częstotliwości, dzięki czemu laser
generuje światło tylko o jednej
częstotliwości. Układ optyczny,
składający się z dwóch dokładnie
wykonanych, odpowiednio
ustawionych zwierciadeł stanowi
rezonator dla wybranej
częstotliwości i określonego
kierunku ruchu fali i tylko te
fotony, dla których układ optyczny
jest rezonatorem, wielokrotnie
przebiegają przez ośrodek czynny
wywołując emisję kolejnych
fotonów spójnych z nimi
Rodzaje laserów
•
•
•
•
lasery gazowe
lasery na ciele stałym
lasery na cieczy
lasery
półprzewodników
Zastosowanie laserów
• Poligrafia
• Znakowanie
produktów
• Cięcie metali
• Technika wojskowa
• Medycyna
• Napędy CD i DVD