Laser
Z Wikipédie
Laser (skratka z angl. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je zdroj monochromatického koherentného svetla, ktorý vznikne umiestnením zosilňovača svetla do optického rezonátora naladeného na príslušnú vlnovú dĺžku.
Obsah |
[úprava] História
Prvý laser zostrojil roku 1960 Theodore Maiman. Laserový zväzok vytvoril tak, že do špeciálnej tyče z umelého rubínu vysielal záblesky obyčajného svetla.
[úprava] Princíp
Zosilnenie svetla vzniká vďaka stimulovanej emisii. Ide vlastne o druh luminescencie, pričom elektróny z vybudených stavov neprechádzajú na základné stavy za sprievodu vyžiareného fotónu spontánne (náhodne) ale vplyvom interakcie s iným fotónom zodpovedajúcej vlnovej dĺžky. Takto vyžiarený „nový“ fotón má rovnakú frekvenciu aj fázu ako „pôvodný“ fotón. Vďaka umiestneniu do rezonátora (najčastejšie Fabry-Perotov, t.j. dve rovnobežné zrkadlá), spontánne vyžiarený fotón opakovane prechádza materiálom, vyvoláva stimulovanú emisiu a takto vznikajúce fotóny vyvolávajú ďalšiu stimulovanú emisiu - dochádza k lavínovému efektu. Pochopiteľne, spontánna emisia prebieha aj naďalej a po určitom čase môže prevážiť „balík“ fotónov pochádzajúci od iného spontánne vyžiareného fotónu. Tento čas (v jeho priemernej hodnote) udáva koherentnú dĺžku.
Niektoré druhy laserov je možné „ladiť“ (meniť vlnovú dĺžku vyžiareného svetla) v úzkom rozsahu, ak sa zabezpečí zhoda rezonančnej vlnovej dĺžky rezonátora a oblasti zosilnenia aktívnej látky.
[úprava] Druhy laserov
-RUBÍNOVÝ -XENÓNOVÝ -LASEROVÁ DIÓDA -špeciálny (laboratórny) MASSER
[úprava] Podľa aktívnej látky
-Polovodičové -Plynové
[úprava] Úvod
Ako aktívnu látku pre laser je možné použiť úplne všetko. Jedine z kovov sa principiálne nedá vyrobiť žiaden laser.
[úprava] Dielektrikum
Aktívna látka je vo forme monokryštálu vhodného materiálu so zabudovanými prímesami, ktoré tvoria vhodné energetické hladiny pre čerpanie a následnú emisiu. Čerpané sú opticky, výbojkami alebo iným laserom.
Príklad: rubínový laser (historický, červené svetlo), neodýmový laser (YAG:Nd, blízka infračervená oblasť - okolo 1000 nm).
[úprava] Vláknový laser
Zvláštny druh lasera, tvorený optickým vláknom. Čerpaný obvykle polovodičovým laserom. Často sa jedná len o zosilňovač (pre zosilnenie signálu v komunikačnom vlákne bez konverzie na elektrický signál a späť).
[úprava] Plyny
Aktívnou látkou je plyn čerpaný elektrickým výbojom.
Príklad: CO2 laser (vysoké výkony v ďalekej infračervenej oblasti, používaný na obrábanie v priemysle, typické výkony 3-12 kW), Ar laser (zelená farba, žiadaný pre "laserové show")
[úprava] Kvapaliny
U kvapalinových laserov (čerpaných iným laserom) je možné dosiahnuť pomerne širokú preladiteľnosť.
[úprava] Polovodiče
Jedná sa o LED diódu čerpanú prechodom elektrického prúdu, s integrovaným rezonátorom tvoreným rozhraním polovodič/vzduch (príp. Braggovým reflektorom vo vertikálnom usporiadaní).
[úprava] Podľa typu prevádzky
[úprava] Pulzné
[úprava] Spojité
[úprava] Použitie
Vďaka vysokej koherencii a monochromatickosti je možné v laserovom lúči sústrediť veľkú energiu na malej ploche, čo je základ použitia na rezanie a vŕtanie materiálov. Napríklad kónické otvory pre ventily motorov sa dajú dnes najekonomickejšie vyrobiť laserom.
Ďalšie aplikácie využívajú malú rozbiehavosť a koherentnosť - optické dátové médiá (CD, DVD, magnetooptické disky), meracie aplikácie. Monochromatickosť a možnosť rýchlej modulácie je využitá v optických komunikáciách.
[úprava] Bezpečnosť
Lasery sú nebezpečné pre vysokú koncentráciu energie v ich lúči, častokrát neviditeľnom. Sú povinne značené dohodnutou značkou a sú kategorizované do 4 kategórií:
- lasery kategórie I – sú relatívne neškodné aj pri priamom pohľade do lúča a pre ich použitie neplatia takmer žiadne obmedzenia. Príkladom sú lasery použité v CD prehrávačoch a čítačkách čiarového kódu.
- lasery kategórie II – môžu pri priamom pohľade spôsobiť poškodenie oka, rozptýlené svetlo by však nemalo zásadnejšie vadiť
- lasery kategórie III – môžu spôsobiť poškodenie zraku aj pri nepriamom zásahu
- lasery kategórie IV – spôsobujú vážne poranenia vrátane popálenín
- (presnejšie, pri ~50 W ťažké popáleniny, od 200 W výkonu prerežú človeka napoly, od 10 kW vyššie ostanú z človeka len dymiace boty)
- podľa všetkých známych bezpečnostných noriem musí byť PP lasera tejto triedy človeku zneprístupnený klietkou.
