Laserul

INTRODUCERE IN PROBLEMATICA LASER

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".

PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE AL LASERELOR

Mecanismul fizic care sta la baza producerii radiatiei laser este exprimat chiar de acronimul sau: „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation’’-amplificarea luminii prin emisia stimulata a radiatie luminoase.

Pentru a avea loc emisia stimulata a radiatie mai este necesara sa se produca un fenomen: ’’inversiune de populatie’’. In mod normal la echilibru termic, electronii unui atom pot ocupa numai anumite nivele energetice discrete. Ei tind sa ocupe nivele energetice minime.

Daca E si E () sunt doua nivele energetice discrete,consecutive, ocupate de electroni, raportul dintre numerele de electroni de pe cele doua straturi dat de urmatoarea formula:

Unde:

K constanta lui Boltzman;

T temperatura absoluta;

N numarul de electroni de pe nivelul energetic inferior;

N numarul de electroni de pe nivelul energetic suparior;

In mod evident, acest raport este subunitar: . Pentru a avea inversiune de populatie, ar trebui ca .Aceasta s-ar putea realiza teoretc prin doua metode. Prima ar fi sa aducem atomul la o temparatura absoluta negativa ceea ce este imposibil. Din aceasta cauza in practica se foloseste cea de-a doua metoda: excitarea electronilor de pe nivelul inferior astfel incat acestea sa treaca pe cel superior. Aceasta excitare are nevoie de o sursa de energie din exterior care poate fi luminoasa (fotoni) sau electrica (curent electric / electroni).

Asadar, in urma excitarii electronilor este posibila realizarea inversiunii de populatie. Mai departe, electronii de pe nivelul excitat pot reveni inapoi pe nivelul de baza de pe care au fostt excita .Daca diferenta energetica dintre aceste doua nivele are o valoare adegvata, aceasta revenire poate fi radiativa (cu emisie de fotoni). Revenirea se poate face spontan (acesta este cazul producerii radiatie luminoase in LEDuri) sau stimulat, prin ciocnirea electronilor de pe nivelul excitat cu alti fotoni a caror energie este de asemenea egala cu