Laserul

Despre efectul LASER se cunosc deja foarte multe. Aceasta ramura a stiintei s-a dezvoltat foarte mult de la inceputurile sale (1955-1965) si pana in ziua de astazi. Desi bazele teoretice erau mai mult sau mai putin stabilite, primii care reusesc sa concretizeze toate teoriile si presupunerile au fost doi rusi si un american.

In ordine sunt prezentati Charles H. Townes (Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, USA; nascut in 1915), Nicolay Gennadiyevich Basov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, USSR; nascut in 1922) si Aleksandr Mikhailovich Prokhorov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, USSR; nascut in 1916). Cei trei au impartit premiul Nobel atribuit in 1964 pentru “cercetarile fundamentale in domeniul electronicii cuantice care au condus la construirea oscilatoarelor si a amplificatorilor bazati pe principiul maser-laser”.

Partea teoretica este usor de gasit in majoritatea manualelor, cursurilor si compendiilor de fizica existente asa ca lucrarea de fata nu se va concentra asupra acestui aspect. Principiul LASER consta in faptul ca atomii elibereaza energie sub forma de fotoni atunci cand parcurg tranzitia de pe un nivel de excitare metastabil spre un nivel de echilibru. Aceasta tranzitie se face sub influenta unui factor declansator si de aceea emisia de energie se numeste emisie stimulata sau emisie indusa. Odata pornita reactia aceasta se propaga sub forma piramidala astfel, un foton emis de un atom dezexcitat va declansa reactia la altul, acesta la randul lui va emite un foton si il va elibera si pe cel incident. Avem doi fotoni care se vor inmulti exponential. Astfel se produce o amplificare a radiatiei luminoase.

Caracteristicile laserelor

Laserele semiconductoare. Acestea sunt alimentate de la o sursă de curent continuu de putere mică. De obicei în aceeaşi capsulă este inclusă şi o fotodiodă care, prin reacţie negativă, este folosită la stabilizarea puterii. Lungimile de undă sunt de la 635nm (roşu către portocaliu) la 670nm (roşu intens) şi ajung chiar în IR (780n, 800nm, 900nm, 1550nm), pana la câţiva um. Lasere UV, violet şi albastru există, dar sunt foarte scumpe. Lasere verzi semiconductoare au fost construite în laboratoare dar funcţioneaza doar la temperaturi atinse cu ajutorul azotului lichid şi au durată de viaţă foarte redusă (~100h). Calitatea razei este bună, depinzând de concepţie. Raza este eliptică şi astigmatică, având nevoie de instrumente optice auxiliare pentru a o focaliza. Puterea de ieşire este de la 0.1mW până la 100W. Puteri mai mari se pot realiza cu o matrice de lasere, iar acestea pot depăşi 10.000W. Sunt folosite în CD playere, LaserDisc, MiniDisc, alte sisteme de stocare optică, imprimante cu laser, fax-uri, instrumente de masură, transmisii de date prin fibra optică, scannere de coduri de bare, surse de amorsare pentru alte lasere şi în lightshow-uri de putere mică.

Diferite tipuri de lasere semiconductoare

Cap laser de la un CD player SONY

Laserele cu Heliu-Neon (HeNe). Sunt cele mai răspândite lasere cu gaz. Tubul lor este închis, conţin oglinzile interne şi sursa de alimentare de putere. Lasere cu oglinzi externe sunt disponibile, dar sunt scumpe. Lungimea de undă este de 632.8nm (portocaliu-roşu). Există lasere HeNe şi cu alte lungimi de undă, dar acestea nu sunt la fel de eficiente si costă mai mult.

Spectrul heliului şi a neonului

Calitatea razei este extrem de bună, nu necesită instrumente optice exterioare, Puterea îi de la 0.5mW la 200mW. Există si lasere HeNe mai puternice, dar sunt mai scumpe. Sunt folosite, ca şi cele cu semiconductori, la măsurări, la tratări de boli, lasershow-uri medii. Nu mai sunt folosite la CD playere si LaserDisc-uri.