УВОД
Ласер
од (енгл.
L
ight
A
mplification by
S
timulated
E
mission of
R
adiation
) или у преводу
„појачање светлости помоћу стимулисане емисије зрачења“ је извор
светлосног зрачења који емитује кохерентан сноп фотона, као извор стабилан је
по фреквенцији, таласној дужини и снази. За разлику од светлости коју емитују
уобичајени извори, као што су сијалице, ласерска светлост је углавном монохроматска,
тј. Само једне таласне дужине (боје) и усмерена је у уском снопу. Сноп је кохерентан,
што значи да су електромагнетни таласи међусобно у истој фази и шире се у истом
смеру. Састављен је од резонаторске шупљине и активне средине која га испуњава.
Откривен је у САД 1960. Године. Раније је називан и Масер
(енгл.
M
icrowave
A
mplification by
S
timulated
E
mission of
R
adiation
).
ОСНОВНИ ЕЛЕМЕНТИ ЛАСЕРА
Саставни делови ласера су:
активна средина
систем побуде
резонатор
Ласер се пушта у рад тако што се укључи систем пумпе (побуда), тиме настаје
инверзија насељености радних нивоа, чиме се стварају услови за стимулисану емисију
унутар активне средине. Да би понашао као генератор, још је потребно да ради у
режиму повратне спреге, што се реализује уз помоћ резонатора. Праг при коме ласер
почиње са радом (енгл.
Treshold
) добијамо када појачање у резонатору компензује све
остале губитке, губитке услед пропагације зрака и услед појаве ласерског снопа.
ПРИНЦИП РАДА ЛАСЕРА
Ласерски зрак се производи феноменом
стимулисане емисије
. Као први услов
емисије фотона је Боров услов: тј. ласерски медијум мора имати енеретске нивое чија
енергија (разлика енергија) одговара енергији емитованих фотона. Други услов је да
већина атома (или молекула) буде у
побуђеном стању
. Морамо имати на уму да се у
ласерском медијуму могу догађати различити процеси интеракције електромагнетског
зрачења и материје: највише долазе до изражаја апсорпција и спонтана емисија
зрачења. Уколико доведемо део атома (или молекула) ласерског медијума у побуђено
стање, они ће емитовати фотоне спонтаном емисијом. Ти фотони се даље могу
апсорбовати на непобуђеним атомима, или изазавати стимулисану емисију на
преосталим побуђеним атомима. Ласерски зрак се може произвести једино ако је
стимулисана емисија израженија у односу на апсорпцију и спонтану емисију зрачења.
То се постиже инверзијом насељености атома (или електрона) у ласерском медијуму:
број атома у побуђеном стању мора бити већи од броја атома у основном стању.
Инверзија насељености
се може постићи само у специфичним случајевима, па се
само ретки материјали могу искористити као ласерски медијуми. Инверзија
насељености се може постићи ако у материјалу постоји метастабилно стање.
Метастабилно стање је побуђено стање у којем се атом (или молекул) задржава дуже
него у нормалним побуђеним стањима. У ласерском медијуму мора постојати још
барем једно побуђено стање, што са основним стањем чини систем од три енергетска
нивоа -
тронивоски ласер
. У ласерском систему са три нивоа, атоми (молекул или
електрони) се одређеним начином побуђују у побуђено стање. Побуђено стање, траје
врло кратко и брзо се релаксира у нешто ниже метастабилно стање. Атоми (молекули)
се не могу брзо релаксирати у основно стање, па ласерским медијумом почињу да
доминирају атоми у метастабилном стању. Инверзија насељености се постиже између
метастабилног и основног стања, па се ласерско деловање постиже прелазом између та
два стања. Побуђено стање које се користи за попуњавање метастабилног стања не
мора бити једно стање, већ се може користити низ енергетски стања.
ВРСТЕ ЛАСЕРА
Постоји више врста ласера, а највећу примену имају:
Чвестотелни ласери
Гасни ласери
Полупроводнички ласери
Хемисјки ласери
Ласери на бојама
Ласери на слободним електронима
ЧВРСТОТЕЛНИ ЛАСЕРИ
Чврстотелни ласери имају језгро направљено од кристала или аморфног
материјала, често у облику цилиндра. Огледала могу бити изведена као танки
сребрени филмови напарени на крајеве овог цилиндра. На тај начин он чини
ласерску шупљину. Побуђивање атома од којег се састоји језгро се обично врши
неким интензивним извором светла. У ту сврху се често користе ксенонске
бљескалице, а у новије вриеме ЛЕД диоде, или полупроводнички ласери, чиме се
повећава енергетска ефикасност. Први ласер који је давао видљиву свјетлост је
био рубински ласер, који користи језгро од рубина као извор зрачења. Рубински
ласер даје црвену светлост таласне дужине 694.3 nm.
