Reklama

LASER

ang. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, wzmacnianiacz światła przez wymuszoną emisję promieniowania

urządzenie do wytwarzania spójnej wiązki silnego promieniowania elektromagnetycznego w zakresie od nadfioletu do dalekiej podczerwieni z wykorzystaniem wymuszonej emisji promieniowania. Istota pracy l. polega na tym, że odpowiednio duża liczba atomów lub cząsteczek tzw. ośrodka czynnego (ciała roboczego) zostaje wzbudzona w wyniku absorpcji energii pochodzącej z zewn. źródła, tzw. pompy, i przechodzi na wyższy poziom energetyczny. Czynność przekazywania cząstkom energii z zewnątrz (pompowanie) jest powtarzana do chwili, gdy liczba atomów lub cząstek na wyższym poziomie energetycznym przewyższy liczbę tych, które znajdują się na poziomie niższym (stan ten nosi nazwę inwersji lub inaczej odwrócenia obsadzenia). Po jego osiągnięciu fotony promieniowania spontanicznego, tj. powstającego w wyniku emisji związanej z samoczynnym powrotem niektórych atomów lub cząsteczek do niższego poziomu energetycznego, wywołują silną emisję wymuszoną w postaci promieniowania elektromagnetycznego o jednakowej częstotliwości (monochromatycznego). Aby zwiększyć natężenie uzyskanego promieniowania stosuje się sprzężenie zwrotne, tzn. większą część fotonów promieniowania wymuszonego i pierwotnego "zamyka się" za pomocą tzw. rezonatora w układzie ciała roboczego, gdzie powodują one kolejne akty emisji wymuszonej, co prowadzi w efekcie do lawinowego mnożenia fotonów, zjawiska zw. akcją lawinową. Typowy rezonator jest precyzyjnym układem równoległych zwierciadeł umieszczonych na obu końcach ciała roboczego, odbijających wielokrotnie fotony poruszające się równolegle do osi ciała; jedno ze zwierciadeł, częściowo przepuszczające fotony (np. odbijające "tylko" 99% światła), stanowi "okno wyjściowe", którym wyprowadzana jest wiązka światła laserowego. Uzyskane światło charakteryzuje się bardzo wysoką spójnością, a jego wiązka jest niemal równoległa (kąt rozbieżności zmniejszony nawet do 10-5 radianów), a przez to bardzo silnie skoncentrowana. Istotny wpływ na właściwości światła laserowego ma substancja ciała roboczego, w którym zachodzi akcja laserowa; w jej skład wchodzą najczęściej dwa składniki: osnowa i rozpuszczone w niej atomy (jony), stanowiące do kilkunastu procent osnowy, będące źródłem promieniowania laserowego i decydujące o jego długości. Wg sposobu emisji l. dzielą się na te o działaniu ciągłym i o działaniu impulsowym; gł. podział laserów, dokonany wg rodzaju ośr. czynnego, obejmuje: L. NA CIELE STAŁYM w postaci kryształu dielektryka lub szkła optycznego, w których cząstkami wzbudzanymi są zwykle jony pierwiastków z grupy ziem rzadkich lub jony metali przejściowych, a jako pompy stosowane są źródła światła o dużej mocy; L. GAZOWE z ośr. czynnym w postaci gazu, pary lub ich mieszaniny, w których cząstkami wzbudzanymi są atomy tych gazów lub par, zaś efekt "pompowania" uzyskuje się za pomocą wyładowań elektrycznych w gazie roboczym; L. CIECZOWE, w których wzbudzeniu podlegają cząsteczki cieczy "pompowane" optycznie; L. PÓŁPRZEWODNIKOWE z ośr. czynnym w postaci kryształu półprzewodnika (arsenek galu lub jego stop), z "pompowaniem" polegającym na wprowadzaniu ("wstrzykiwaniu") przez złącze p-n do wnętrza kryształu nośników ładunku prądu elektr. (elektrony i dziury). Najczęściej stosowanymi laserami na ciałach stałych są: L. RUBINOWY bazujący na syntetycznym monokrysztale Al2O3 domieszkiwanym jonami Cr3+ stanowiącymi właściwy ośr. czynny i "pompowanymi" optycznie za pomocą lampy błyskowej (np. ksenonowej); praca takiego l. ma charakter impulsowy, dł. fali świetlnej 0,694 μm, moc impulsu 103-109 W; L. NEODYMOWY z ośr. czynnym w postaci jonów neodymu (Nd3+) stanowiących domieszkę w szkle optycznym lub krysztale granatu itrowo-glinowego, dł. fali 1,06 μm, moc impulsu 107-1015 W. Wśród l. gazowych wyróżnia się: L. ATOMOWE, w których wzbudzeniu podlegają atomy gazów szlachetnych - w najpopularniejszym: mieszanina helowo-neonowa (praca ciągła, moc rzędu dziesiątych W); L. JONOWE, w których ciałem roboczym jest plazma powstająca w wyniku zjonizowania gazów szlachetnych lub pary metali, np. Cd, Zn, Pb, Sn, Cu, Hg itp.; L. CZĄSTECZKOWE, w których do emisji pobudzane są cząsteczki gazów, np. CO2 (promieniowanie podczerwone mocy rzędu GW), N2 (promieniowanie nadfioletowe) lub CO. Szczególnym rodzajem l. gazowego jest L. EKSCIMEROWY, w którym ośrodkiem aktywnym jest gaz ekscimerowy, tj. gaz o cząsteczkach mogących istnieć jedynie w stanie wzbudzonym (stała inwersja); jest to l. o dużej mocy promieniowania. Do l. cieczowych należy L. BARWNIKOWY z ośr. czynnym w postaci roztworu barwników org. silnie fluoryzujących, umożliwiających - dzięki szerokim poziomom energetycznym - ciągłą zmianę dł. fali światła laserowego w granicach 0,35-1,3 μm; do "pompowania" stosuje się zwykle światło z lasera np. ekscimerowego. Poza przestrajalnością dł. fali l.b. wyróżnia się możliwością uzyskania bardzo dużej mocy impulsów (ok. setek MW) lub szeregu bardzo krótkich impulsów. L. znajdują wielorakie zastosowania: w łączności naziemnej, satelitarnej i kosmicznej, w radiolokacji, w miernictwie i kontroli (m.in. do bardzo precyzyjnych pomiarów, wytyczania chodników w kopalniach, torów wodnych w portach, położenia elementów skomplikowanych obiektów), w medycynie i biologii (m.in. chirurgia i terapia laserowa), w technice wojskowej (m.in. naprowadzanie lub niszczenie pocisków rakietowych), w technologii (m.in. do topienia metali, wycinania bardzo małych otworów, otrzymywania wysokotemperaturowej plazmy, sterowania maszynami), w technice obliczeniowej, w astronomii, w holografii, w fotografii, w sejsmografii, w zapisie i odtwarzaniu dźwięków i obrazów oraz w wielu innych dziedzinach. Pierwszy l. na ciele stałym (rubinowy) zbudowano 1960, a pierwszy l. gazowy (helowo-neonowy) 1961.

Reklama

Powiązane hasła:

ODBŁYŚNIK LASEROWY, EMISJA, KOLIDAR, POMPOWANIE OPTYCZNE, OPTOELEKTRONIKA, ŚWIATŁOWODOWA TELETRANSMISJA, MASER, WIEMAN, GABOR, EROZYJNA OBRÓBKA

Podobne hasła:

  • laser, ( laser , Light Amplification...
  • laser, 1. „dziewczyna”;...
  • laser, urządzenie do wytwarzania...

Encyklopedia Internautica
Reklama
Reklama
Reklama