Laser (engleză
Laser (Engl LASER -. Lumina de Amplification Stimulat de emisie de radiatii, «amplificarea luminii prin emisie stimulata") - un dispozitiv care utilizează un efect cuantică a luminii stimulată (stimulate) pentru a crea un fascicul de flux coerent. Raza laser poate fi continuă, cu o amplitudine constantă, sau puls, atingând puteri extrem de ridicate de vârf. In mai multe modele ale elementului cu laser de lucru este utilizat ca un amplificator optic pentru radiația din altă sursă. Semnalul amplificat este foarte precis coincide cu originalul lungimii de undă, fază și polarizare, este foarte important în dispozitivele de comunicare optice. Sursele de lumină convenționale, cum ar fi o lampă cu incandescență, emit lumină în direcții diferite, cu o gamă largă de lungimi de undă. Cele mai multe dintre ele, de asemenea, incoerent, adică, faza undei electromagnetice emise de acestea este supusă unor fluctuații aleatorii. Radiații sursă convențională nu poate, fără utilizarea unor măsuri speciale, pentru a da un model de interferență stabil. Mai mult decât atât, surse de lumină laser, care nu are în mod obișnuit nu polarizare fixability. In contrast, lumina laser este monocromatică și coerentă, adică are o lungime de undă constantă și fază previzibilă și o polarizare bine definită.
Pe de altă parte, unele tipuri de lasere, lasere lichide cum ar fi soluții de coloranți sau policromatice laseri solide pot genera un set de frecvențe (modurile cavitate optice) într-o gamă largă spectral; această caracteristică face posibilă generarea de impulsuri ultrascurte de ordinul mai multor femtosecunde (10-15 secunde) prin intermediul modurilor de sincronizare.
Laserele sunt create la intersecția a două științe - mecanica cuantică și termodinamicii, dar, de fapt, mai multe tipuri de lasere au fost dezvoltate prin încercare și eroare.
Principiul și istoria de invenție
Dispozitiv cu laser în stare solidă a primului din rubin lume (tijă 1- rubin, flashlamp de pompare 2-, 3- reflexiv incintei 4- fascicul laser, o semioglindă 5-, 6- opaci oglindă 7- electrozii de aprindere)
Ideea de bază a laserului este în populațiile de inversiune electronic prin „pomparea“ fluidul de lucru, rezumând energia acestuia, cum ar fi lumina sau impulsuri electrice. Fluidul de lucru este plasat în rezonatorul optic, în timp ce circulă val în care crește exponențial de energie datorită mecanismului de emisie stimulată. În acest caz, energia de pompare trebuie să depășească un anumit prag, în caz contrar pierderile din rezonator va depăși câștigul și putere de ieșire este foarte mică.
cu laser heliu-neon. fascicul luminos în centru - nu este de fapt un fascicul laser și electrice generatoare de descărcare luminiscentă, la fel cum se întâmplă în lămpi cu neon. Beam este proiectată pe ecranul de pe dreapta, sub forma unui punct roșu radiant.
Inversiunea populațiilor e se află, de asemenea, la baza masers, care sunt în esență similare cu lasere, dar care lucrează în domeniul microundelor. Primele masers au fost făcute în 1953-1954. NG Basov și A. M. Prohorovym, și indiferent de Townes americane și colaboratorii săi. Spre deosebire de lasere Basov și Prokhorov, care a găsit o modalitate de a utiliza mai mult de două niveluri de energie, Townes maser nu ar putea funcționa în mod continuu. În 1964, Basov și Prokhorov, iar Townes a primit Premiul Nobel pentru Fizică „pentru locul de munca inovatoare in domeniul electronicii cuantice, care a permis de a crea oscilatoare și amplificatoare bazate pe principiul maser și cu laser.“
Radiația laser poate fi atât de puternic încât să poată tăia oțel și alte metale. În ciuda faptului că fasciculul laser poate fi concentrat într-un punct foarte mic, acesta va avea întotdeauna o dimensiune nenul finit datorită difracției. Pe de altă parte, dimensiunea fasciculului laser focalizat va fi întotdeauna mult mai mică decât fasciculul generat de orice altă metodă. De exemplu, un mic fascicul de laborator de un laser heliu-neon dispersa doar aproximativ 1.5 kilometri distanță de Pământ și Lună. Desigur, unele lasere, în special cu semiconductori, datorită dimensiunilor sale mici, creează un fascicul divergent puternic. Cu toate acestea, această problemă poate fi rezolvată prin utilizarea de lentile.
Influența difracție poate fi evitată prin utilizarea waveguides, în acest caz, o linie de fibră optică.
Utilizarea de lasere
Inca de la dezvoltarea laser este un dispozitiv care este ea însăși caută sarcini. Laserele au fost folosite într-o varietate de domenii - de la corectarea vederii de a conduce vehicule, de la bilete de avion de spațiu pentru fuziune. Laserul a devenit una dintre cele mai importante invenții ale secolului XX.
O utilizare extrem de largă de lasere în știință și industrie, datorită proprietăților lor unice - coerente, monocromatice și capacitatea de a atinge cea mai mare densitate de putere a radiației. De exemplu, coerența razei laser îi permite să se concentreze într-un punct coincide în mod substanțial în mărime cu limita de difracție, care pentru lumina vizibilă este de numai câteva sute de nanometri. Acest lucru permite dispozitivelor de înregistrare cu laser pentru a stoca gigabytes de date pe discuri optice, de exemplu, formatul DVD. fascicul bine concentrat permite o densitate enormă de radiație suficientă pentru tăiere, topire și chiar evaporarea din materialele cele mai refractare. De exemplu, un laser YAG cu dopaj neodim în frecvență modul de dublare funcționează la o lungime de undă de 532 nm (regiunea spectrală verde) și la o putere de numai 10 wați pot atinge energii de ordinul mai multor megawați pe centimetru pătrat. În realitate, desigur, să se concentreze fasciculul într-o limită de difracție este extrem de dificil.
concepții greșite populare
Toate culturii pop moderne, în special luptătorii și science-fiction, plin de concepții greșite despre tehnologia laser. De exemplu, spre deosebire de filme, cum ar fi „Star Wars“, fasciculul laser este complet invizibil în vid și cea mai mare parte a aerului. Beam „arde“ împrăștiate numai prin orice particule, de exemplu, praf - la fel ca razele soarelui sunt vizibile într-o atmosferă de praf sau în ceață. Numai grinzi foarte mare putere pot fi vizibile într-un aer curat datorită Rayleigh sau împrăștierea Raman (Raman).
În plus, în știință filme de ficțiune fascicul de răspândit destul de încet, astfel încât mișcarea acesteia poate fi urmărită la ochi, la fel ca trasor. De fapt, fasciculul laser se propagă cu viteza luminii, iar noi ar trebui să-l văd corect pe toată lungimea.
Un alt exemplu - în multe filme protagonist detectează și evită de protecție laser contur, pulverizarea unei substanțe în aer. De fapt, diode laser infraroșu pentru a face mai ușor și mai ieftin decât emițătoare de lumină vizibilă. De aceea de a folosi lasere cu lumină vizibilă în sistemele de securitate complet inutile.
tăiate cu laser într-un film, de obicei, este tot ceea ce va cădea sub braț. Surprinzator, nimeni nu acordă atenție, că puterea razei reflectate, care este tăiat ușile din oțel, este suficient pentru a deteriora atacator retinei, care nu poartă ochelari.
siguranță cu laser
Chiar si lasere consum redus de energie (cu o putere de ieșire de mai multe milliwatts) pot fi periculoase pentru ochi. Pentru lungimi de undă vizibile (400-700 nm), care sunt bine omit și lentile de focalizare, fasciculul laser, care intră în ochi, chiar și pentru câteva secunde, poate duce la pierderea parțială sau chiar totală a vederii. O lasere de putere mai mare poate duce chiar la deteriorarea pielii.
Laserele sunt împărțite în 4 clasa de siguranță 1 - aproape sigur, până la 4, în care chiar și lumina difuză poate provoca arsuri ale ochilor sau ale pielii.
Decal CD-recorder, un avertisment cu privire la utilizarea unui dispozitiv cu laser semiconductor din clasa 1
Clasa 1. Laseri și sisteme de putere mică cu laser, care nu pot emite nivelul de putere care depășește maximul permis de expunere. Lasere și sisteme laser Clasa 1 nu este capabil de a provoca daune ochiului uman.
* Clasa 2. lasere cu consum redus de energie, care pot provoca leziuni ale ochiului uman atunci când se uită direct în laserul pe o perioadă lungă de timp. Aceste lasere nu ar trebui să fie utilizat la nivelul capului.
* Clasa 3a. Lasere și sisteme laser, care nu sunt prezente în mod normal, un pericol dacă te uiți la laserul cu ochiul liber doar în timpul unei perioade scurte. Laserele pot fi periculoase, atunci când sunt privite cu instrumente optice (binoclu, telescop).
* Clasa 3b. Lasere și sisteme laser, care sunt periculoase în cazul în căutarea direct în laser. Același lucru este valabil și pentru reflectarea în oglindă a fasciculului laser.
* Clasa 4. Laseri și sisteme laser de mare putere, care poate provoca leziuni severe la impulsuri scurte ochiul uman (<0,25 с) прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого. Лазеры и лазерные системы данного класса способны причинить значительное повреждение коже человека, а также оказать опасное воздействие на легко воспламеняющие и горючие материалы.
Laserul semiconductor utilizat în nodul HP LaserJet 5L generație imagine imprimantă
diode laser Semiconductor
o Cel mai frecvent tip de laser: utilizate în indicii cu laser, imprimante laser, telecomunicații și medii de stocare optice (CD / DVD). diode laser de mare putere sunt utilizate pentru pomparea apei cu solid astăzi.
* Lasere cu cavitate interioară (laseri extern cavitatea), sunt folosite pentru a crea impulsuri de mare energie
* Dye laserele de tip laser, folosind ca mediu activ o soluție de coloranți organici în alcool etilic sau etilen glicol. Permite lungime de undă prerestroyku variind de la 350 nm până la 850 nm (în funcție de tipul de colorant). Aplicație - spectroscopie, medicină (inclusiv terapia fotodinamică), fotochimie.
* Lasere cu cascadă cuantică
* Free-Electron Laser
* YAG - YAG
* KGW - tungstat de potasiu gadoliniu
* YLF - ytriu fluorură de litiu