Sadrzaj
1. Uvod…………………………………………………………...………2
2. Teorijska razrada principa rada lasera………………………...……….3
3.1. Podela lasera……………………………………………...………….6
3.2. Femtosekundni laseri……………………………………...…………6
3.3. Poluprovodnički (diodni) laseri…………………………...…………8
3.4. Čvrstotelni laseri…………………………………….….…….…….10
3.5. Gasni laseri……………………………………………...…….……10
3.6. Hemijski laseri…………………...…………………………………11
3.7. Laseri na bojama………………………………..…………………..11
3.8. Laseri na slobodnim elektronima………………………..…………12
4.1. Industrijska primena lasera…………………………………………12
4.2. Lasersko zavarivanje…………………………...…………………..14
4.3.Primjena lasera u medicini.................................................................15
5. Zakljucak……………………………………………………………..16
6. Literatura……………………………………………………………..17
1
1. Uvod
LASER je nastala kao skraćenica od reči:
Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation
, a ime je za izvor svetlosti kod kojeg se
za razliku od konvencionalnih izvora
svetlosti, svetlost generira
mehanizmom stimulirane emisije. Iako na prvi pogled fizika
lasera zvuči
jako komplicirano, razvojem tehnologije i to pogotovo tehnologije
bazirane na
poluvodicima, laseri nas danas u velikom broju okružuju u
našem svakodnevnom životu.
Još je davne 1917. godine u svom radu «On the Quantum Theory of
Radiation» Albert Einstain dao teorijski koncept i predvideo izum lasera i
njegove preteče masera. Maser je uređaj koji radi na isti način kao i laser,
ali u drugom frekvencijskom području. Maser je izvor mikrovalova, dok
je laser izvor elektromagnetskih valova u infracrvenom i vidljivom
dijelu spektra.
Pretekavši nekoliko izvrsnih eksperimentalnih grupa, prvi laser napravio
je 1960. godine Theodore H. Maiman zaposlen na Huges Research
Laboratorie Malibu, California. Njegov je laser emitirao svetlost valne
duzine 694 nm u pulsnom režimu, a lasersku emisiju postigao je
stimuliranom emisijom iz rubinskog kristala pobuđenog svetlosnom
lampom.
Nakon toga, laseri se počinju naveliko proizvoditi u eksperimentalnim
laboratorijima širom sveta, dok konačno razvojem tehnologije danas
imamo pravu lasersku revoluciju.
2
Izvori svetlosti (svetiljke, prirodni izvori), spontano emituju
elektromagnetni talas (svetlosti) razlicite talasne duzine, koje su kratke I
medjusobno nepovezane prostorno I vremenski. Ovakva emisija svetlosti
naziva se mekoherentna. Ukoliko su amplitude, talasne duzine, faze I
polarizacija elektromagnetnog talasa konstantne ili se menjaju po
odredjenom zakonu, u tom slucaju je takav talas koherentan. Posebno je
koherentan monohromaticni talas.
Elektromagnetni talasi koje emituj radio-stanice predstavljaju koherentne
talase, dok su talasi obicnih izvora (svetiljke, sunce, zagrejana tela, I
dr)nekoherentni talasi koji se cesto nazivaju I sumovi. Sve do pojave
lasera bilo je moguce generisati koherentne radio-talase, ali ni I
koherentne talase svetlosti.
U odnosu na talasnu duzinu elektromagnetni talasi se dele na: γ- zracenje
(
l=
-10-² Å) renegensko zracenje (
l=
-10-² ÷ 10²Å), ultraljubicasto zracenje
(
l=
10² ÷38·10²Å), vidljivo zracenje(0.76÷ 750
m) I radio-talase
(750÷10km). U odnosu na kvalitet elektromagnetnog talasa mogu se
izvrsiti I daljnje klasifikacije.
Atomski sistem uglavnom se nalazi u odredjenim stanjima (dinamicka
ravnoteza), kojima odgovaraju odredjeni energetski nivoi.ako se system
nalazi u stanju termodinamicke ravnoteze sa spoljasnjom sredinom, tada
je verovatnoca da se neki atom nalazi na energetskim nivoima W1 i W2.
u praksi kazemo da nivo W1 naselava N1 atoma a nivo W2 naseljava N2
atoma, pa se zato uvodi pojam naseljenosti.
Saglasno drugom zakonu termodinamike system uvek tezi ravnotezi I u
kolikobilo kakva spoljasnja smetnja pomeri system iz termodinamicke
ravnoteze, on ce ponovo preci u novo stanje termodinamicke ravnoteze,
putempreraspodele energije u sistemu. Procesi koji vracaju sistem u
termodinamicko ravnotezno stanje nazivaju se relaksacionim procesima.
U nastavku treba pronalizirati izraz za temperature sistema u zavisnosti
od naseljenosti energetskih nivoa:
1. Ako je T=0K i N2=0. U ovom slucaju proizilazi da se svi atomi
nalaze u osnovnom i stabilnom stanju.
2. Ako je T vece od 0K I N1 vece od N2, tj. Niski energetski nivo W1
ima vecu naseljenost nego visi energetski nivo W2. Ovakvo stanje
sistema priblizava se ravnoteznom stanju.
3. u koliko spoljasnji faktori uticu na sistam tako da je visi energetski
nivo naseljeniji od nizeg nivoa (N2 vece od N1),tada takvom stanju
odgovara negativna temperature, T manje od 0K. ovakvo stanje
4
sistema naziva se stanjem sa invarznom naseljenoscu. S obzirom
da u praksi ne moze biti ispunjen uslov T manje od 0K, ocigledno
je da negativna temperature predstavlja uslovan termin I samo
ukazuje na cinjenicu da je N2 vece od N1.
Ako se posmatra jedinstveni sistem, koji se sastoji iz dva energetska
nivoa W1 I W2. U koliko se sistem nalazi u termodinamickoj ravnotezi,
mogu nastupiti tri
tipa prelaza.
1. Ukoliko na system deluje foton energije hf iznosa W2 –W1, tada
atom prelazi na visi energetski nivo. Ova pojava se naziva
rezonantna aporpcija. Kada na system atoma deluju fotoni ,
izmenice se naseljenost nivoaW1.
2. Kada atom prelazi sa viseg energetskog nivoa na nizi energetski
nivo bez ikakvog spoljasnjeg uticaja govori se o spontanom
prelazu.
3. Atomi mogu preci iz pobudjenog u nepobudjeno stanje I pod
uticajem spoljasnjeg polja.
U ovom slucaju govori se o prinudnom ili indukovanom ztacenju.
Kada na sistem atoma deluju elektromagnetni talasi, tada se pored
spontanih prelaza pojaljuju I prinudni prelazi, koje prouzrokuju
lektromagnetni talasi odgovarajuce frekvencije. U koliko prinudni
prelazi nastaju istovremeno I nastalo zracenje odgovara po
frekvenciji apsorbovanim kvantima, tada je prinudno zracenje
koherentno.
Kada svetlostni fluks prolazi kroz neko telo, njegov intenzitet se
menja. U normalnim uslovima kod termodinamicke ravnoteze
naseljenost energetskih nivoa opada sa povecanjem energije.
3.1 Podela Lasera
5
