Laser - vznik a využitie

Kategorie: Fyzika a astronómia (celkem: 480 referátů a seminárek)

Informace o referátu:

  • Přidal/a: anonymous
  • Datum přidání: 01. července 2007
  • Zobrazeno: 4121×

Příbuzná témata



Laser - vznik a využitie

Obsah

Laser 1
Úvod 1
Cesta k vzniku laseru 2
Čo je to svetlo 2
Ako vzniká svetlo 3
Stimulovaná emisia 5
Maser 5
Prvý laser 6
Lasery súčasnosti 7
Základné typy laserov 8
Zoznam použitej literatúry 8




















Laser

Úvod

Laser je vynálezom dvadsiateho storočia a za necelých štyridsať rokov svojej existencie sa stal neoddeliteľnou súčasťou nášho života. Stretávame sa s ním v rôznych odboroch ľudskej činnosti. Pomáha nám pri meraní vzdialeností a určovaní smeru. V ruke lekára sa stáva úplne sterilným a bezbolestným skalpelom. Môžeme s ním opracovávať i veľmi tvrdé materiály. Je možné s ním zvárať materiály kedysi nezvariteľné. Dokáže prenášať obrovské množstvo dát a informácií na veľké vzdialenosti, alebo doma nám prehráva kompaktné disky. Je máloktorý nástroj, ktorý má k dispozícií tak všestranne použitie ako laser.
Počas tejto práce by som chcel vysvetliť základný princíp na ktorom laser funguje a na konci by som chcel popísať niektoré základné typy laserov.

Cesta k vzniku laseru
Slovo laser (lejzr) pochádza z angličtiny. Je zložené z počiatočných písmen dlhého anglického názvu popisujúceho jeho funkciu: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, čo by sa dalo preložiť ako zosilnenie svetla pomocou vynútenej (stimulovanej) emisie žiarenia. Slovenské pomenovanie laseru je kvantový generátor svetla, ktorý sa nepoužíva, pretože laser je kratšie. Z názvu je zrejmé, laser vydáva svetlo.
Ale čím sa líši svetlo laseru od svetla žiarovky???
Laserové svetlo je monochromatické (jednofarebné), kohorentné (usporiadané) a má malú divergenciu (rozbiehavosť). Z definícií vyplýva, že laser je zariadenie, ktoré premieňa dodávanú energiu na laserové svetlo (laserový lúč). Vzhľad laserov môže byť rôznorodý. Záleží hlavne na druhu laseru, na jeho konštrukcií a v neposlednom rade na jeho použitie. K tomu aby sme pochopili ako laser funguje, musíme najskôr vedieť čo je to svetlo. Čo je to svetlo

Svetlo je pre nás najdôležitejším zdrojom informácií o okolitom svete. Preto sme o ňom dlhu dobou takmer nič nevedeli. Až v 17.storočí sa podarilo Isaacovi Newtonovi rozložiť biele svetlo hranolom na spektrum farieb a ukázať, že svetlo sa skladá z mnohých farieb. Newton si teda predstavoval, že svetlo ma časticový (korpuskulárny) charakter, pričom každá farba je zastúpená časticami s inou veľkosťou. Zo svojou teóriou dokázal vysvetliť vtedy všetky známe vlastnosti svetla.

Vznikol tu teda spor či svetlo je častica alebo vlna. Tento spor rozhodol až na začiatku 19. storočia Thomas Young, ktorý vyslovil myšlienku interferencie svetla, čo je záležitosť čiste vlnová. Dokázal, že svetlo pridané ku svetlu môže dať tmu. Interferencia je typickým príkladom takzvaného lineárneho javu, kde sa účinky jednotlivých vĺn jednoducho sčítajú. Tie vznikajú iba pri malej intenzite svetla. V opačnom prípade dochádza k rôznym nelineárnym javom. Predtým než sa objavili prvé lasery, nepoznala optika dostatočne silné svetelné zdroje, ktoré by umožňovali pozorovať nelineárne javy. Naproti každý rádiotechnik je zvyknutý bežne pracovať s takýmito nelineárnymi javmi v oblasti rádiových vĺn, ako je modulácia, zmenšovanie, násobenie kmitočtov a ďalšie.

V 19. storočí prevládla vlnová teória svetla. Ostávala teda jedna otázka: „Čo sa vlní?“ Najprirodzenejšou predstavou vlnenia nám dáva akustika. Vzduch sa striedavo zhusťuje a zrieďuje pozdĺž smeru šírenia sa zvukovej vlny. Zvuk je vlnenie pozdĺžne , pričom svetlo je vlnenie priečne, pretože sa u ňom uplatňuje jav polarizácie svetla. Polarizácia je možná iba u priečneho vlnenia, nikdy nie u pozdĺžneho. Zvuk sa teda nedá polarizovať. Problém priečneho vlnenia je ten, že si nedokážeme predstaviť žiadnu látku, ktorá by sa mohla priečne vlniť. Svetlo sa navyše šíri i vákuom a predstava, že by sa vlnila prázdnota je ešte absurdnejšia. Fyzici teda museli vymyslieť špeciálnu všadeprítomnú, nehmotnú a nepolapitelnú substanciu, ktorú nazvali svetelný éter. Vtedy už bola známa súvislosť medzi elektrickými a magnetickými silami. Tieto sily boli vysvetľované rôznym napätím v zvláštnom prostredí, ktoré sa nazývalo elektromagnetický éter. Našťastie však na prelome 50. a 60. rokov prichádza James Clerk Maxwell so svojou teóriou elektromagnetického poľa. Všetky známe javy a zákony sa dajú vypočítať z Maxwellových, po matematickej stránke geniálnych rovníc. Éter sa zrazu stal zbytočným. Elektromagnetické pole je forma hmoty odlišná od látky v akomkoľvek skupenstve. Prejavom elektromagnetického poľa sú iba elektrické a magnetické sily a nič viac. Aby sa fyzici presvedčili o pravdivosti Maxwellovej teórie bolo treba potvrdiť ešte niektoré nové závery, ktoré z nich vyplývali. Jedným z nich bola práve existencia priečneho elektromagnetického vlnenia, šíriaceho sa rýchlosťou svetla. Odtadiaľ bol vlastne už len krôčik k záveru, že svetlo je vlnenie elektromagnetického poľa.

Ako vzniká svetlo

Vieme, že zohriaté telesá žiaria.

Žiari tak naše slnko, plameň sviečky i vlákno žiarovky. Vedľa svetelného žiarenia vznikajú i žiarenia tepelné(infračervené). Ako svetelné zdroje sú veľmi neekonomické, pretože na sveteľný výkon vydajú iba nepatrnú časť dodávanej energie. Ak zahrejeme teleso, dôjde ku zrýchleniu chaotického pohybu atómov a molekúl. Tie do seba narážajú a pri nárazoch získavajú nadbytočnú vnútornú energiu, dostávajú sa do vybudeného (excitovaného) stavu. Tuto získanú energiu tak vyžiaria vo forme elektromagnetického žiarenia. Na druhej strane môžu atómy taktiež elektromagnetické žiarenie pohltiť a zvýšiť tak svoju vnútornú energiu. Zákony vyžarovania a pohlcovania energie sa stali predmetom skúmania mnohých fyzikov na konci minulého storočia, medzi nimi Gustáva Kirchhoffa, Wilhema Wienna, Ludwiga Boltzmanna, Josepha Stefana a ďalších. Zahrievané telesá môžu byť z rôzneho materiálu, môžu mať rôzny tvar, objem a váhu. Čo môže mať ich vyžarovanie spoločné? Gustav Robert Kirchhoff však došiel k poznaniu, že spektrum žiarenia vychádza z uzavretej dutiny, do ktorej keď nahliadneme malým otvorom, má rovnaké vlastnosti bez ohľadu na materiál z ktorého sú steny dutiny tvorené a bez ohľadu na veľkosť dutiny. Jediná veličina, ktorá určuje charakter pozorovaného žiarenia je teplota stien dutiny, kde sú pohlcované inými atómmi. Vznikne teda rovnovážny stav, ktorý sa zmení iba so zmenou teploty stien dutiny.

Na konci minulého storočia sa zdalo, že fyzika už dosiahla svojho vrcholu svojho vývoja a že všetky základné zákonitosti prírody sú spoznané. Newtonova klasická mechanika vysvetľovala pohyb ako nebeských telies tak i molekúl a atómov. Maxwellova teória brilantným spôsobom popisovala elektromagnetické pole a jeho účinky. Fyzika sa javila ako veda, ktorá už ani nestojí za to študovať. Zdalo sa, že svet, ktorý nás obklopuje je tvorený dvoma základnými formami. Jedna ako látka zložená z atómov a molekúl a na druhej strane ako pole. Obe tieto formy sú rovnoprávne a na seba závislé. Niekoľko málo prírodných javov (čiarové spektrum atómov, fotoelektrický jav) sa však nedali na základe týchto predstáv vysvetliť. Kameňom úrazu sa však nakoniec stalo žiarenie čierneho telesa. Pokusy vysvetliť charakter spektra tohto žiarenia stroskotávali alebo boli úspešné len čiastočne. Niekde zrejme nastala chyba.

17.12. 1900 vyslovil vtedy 42 ročný Max Planck hypotézu, ktorá umožňovala vypočítať presne vzorec udávajúci spektrum žiarenia čierneho svetla. Podstata hypotézy bola, že svetlo je tvorené malými čiastočkami energie nazývanými kvantá.

Energia každého kvanta je úmerná kmitočtu daného žiarenia. Toho dna vznikla kvantová fyzika, ktorá zahájili kvantovú éru. Podľa predstáv kvantovej fyziky má svetlo dvojaký charakter. Svetlo je teda zároveň časticou i vlnou. Spor Newtona a Huygense bol nakoniec vyriešený dômyselnou syntézou. Planckove kvantá boli neskôr nazvané fotóny. Fotóny letia priestorom a pri zrazení s inou časticou sa chovajú ako častice. Medzi sebou ale fotony interferujú ako vlny. Ak by dopadli na dve štrbiny, dokážu sa zariadiť tak, že prejdú oboma štrbinami zároveň a na stienitku vytvoria difrakčný obrazec. Kvantová mechanika neskôr ukázala, že tato dvojakosť nieje vlastnosťou iba fotónov, ale i elektrónov a nukleónov a vôbec všetkých prírodných objektov a že s pohybom mechanickým je spojený i pohyb vlnový.

Planckova kvantová hypotéza síce priviedla fyzikov ku správnemu vzorcu udávajúcu intenzitu jednotlivých častí spektra žiarenia čierneho telesa, avšak bližšie nepopisovala spôsob jeho vzniku. Nevysvetľovala princípy vyžarovania a pohlcovania žiariacich atómov. To sa podarilo až ďalším rozvojom kvantovej teórie na počiatku nášho storočia. Slávny dánsky fyzik Niels Bohr vypracoval v rokoch 1912-1913 planetárny model atómov vodíka. Podľa neho obiehajú elektróny okolo jadra po vymedzených dráhach podobne ako planéty okolo slnka. Ak preskočí jeden elektrón z jednej dráhy na druhú, môže atóm získať či stratiť energiu v podobe elektromagnetického žiarenia. Energia atómov sa zmení práve o vyžiarené alebo pohltené kvantum. Polomer dráhy a ďalšie predmety elektrónu sa musia zmeniť skokom.

V dvadsiatych rokoch bola zásluhou predných teoretických fyzikov, ako bol Lous de Broglie, Max Born, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger, P. A. M. Dirac a ďalší, vytvorená matematická teória kvantovej fyziky, tá ktorá je používaná v dnešnej dobe. Je to veľmi neobvyklá teória, pretože miesto čísel a funkcií pracuje sa so symbolmi zvanými operátormi. Experimenty dokazujú, že pravdivo popisujú zákony mikrosveta. Klasická mechanika stojí na tom, že s matematickou prednosťou možno určiť polohu planét v ľubovoľnom priestore v ľubovoľnom čase. Pri pohyboch v atómoch však presáva klasická mechanika platiť. Elektrón vnútri atómu sa nepohybuje len ako planéta, ale musí byť zároveň vlnou. Nepohybuje sa teda po kruhovej dráhe, ale koná akýsi divný tanec okolo jadra, hneď je tam a hneď zas tu. A napriek tomu je v jeho pohybe istý rad.

Ak pohltí atóm svetelné kvantum, začne elektrón poskakovať vo väčšej vzdialenosti od jadra.

Spôsob akým sa elektrón pohybuje pre nás ale nieje dôležitý. Podstatné je, že atóm má určitú energiu, hovoríme, že sa nachádza na určitej energetickej hladine. Tato energia je nemenná, dokiaľ atóm nepohltí, alebo nevyžiari kvantum elektromagnetického žiarenia. K preskoku na vyššiu energetickú hladinu atóm musí pohltiť kvantum s určitou energiou, teda určitej vlnovej dĺžky. Táto vlnová dĺžka sa dá vypočítať zo vzdialenosti hladín atómu. Medzi vyžiarením (emisiou) a pohltením (absorpciou) kvanta je ale určitý rozdiel. Je zrejmé, že kvantum energie musí byť pohltené ihneď po dopade. Čo ale donúti atóm na vyšší energetickej hladine, aby ju opustil a vyžiaril energiu?, A tu sme u jadra veci. Atóm zostane na vyššej hladine rôznu dobu, podľa toho ako stabilný bude jeho stav. Pre každú hladinu existuje určitá stredná doba života, po ktorej atóm zotrváva. Existujú hladiny o veľmi dlhej dobe života, kde sa atóm udržuje napr. i po dobu 2 sekundy. . Takým hladinám hovoríme metastabilné. Skôr alebo neskôr však atóm vyššiu hladinu opustí a vyžiari elektromagnetické kvantum. Učiní tak sám od seba, spontánne a preto hovoríme o spontánnej emisií žiarenia.
Kedy sa to stane je pre každý atóm vecou náhody. Čo je pre jeden atóm vecou náhody, je pre bilióny atómov železným zákonom. V priemere atómy energiu jednak vyžarujú a jednak pohlcujú za presne neobmedzenú dobu



Stimulovaná emisia

A tu sa dostávame k Albertovi Einsteinovi. V dobe vzniku kvantovej teórie na počiatku storočia bol v úzkych vstikoch s Maxem Planckem. Bol vlastne jedným z prvých, kto pochopil ich plný dosah a sám prispel k ďalšiemu rozvoju. Einstein podal kvantové vysvetlenie fotoelektrického javu, tepelných vlastností kryštálov a konečne publikoval prácu zásadného významu, ktorou odvodil novým spôsobom Planckov zákon žiarenia čierneho telesa. V nej ukázal, že neexistujú iba dva procesy pri vzájomnom pôsobení látky a žiarenia, ale tri. Ak dopadá kvantum energie na atóm, ktorý sa nachádza na vyššej energetickej hladine a odmieta ju zatiaľ opustiť, môže k tomu byť prinútený. Pôvodný dopadajúci kvantum sa ale nepohltí. Výsledkom sú teda dve kvanta svetelnej energie, svetlo o dvojnásobnej energií. Tento jav dostal názov vynútená alebo indukovaná emisia žiarenia.

Žiarenie vznikajúce pri indukovanej emisií má iba jeden presne stanovený kmitočet, iba jednu vlnovú dĺžku. Je to dané tým, že fotóny, ktoré na seba paprsok naberajú, vznikajú pri preskokoch atómov medzi rovnako vzdialenými hladinami.

Na rozdiel od spontánnej emisie, kedy je energia nehospodárne rozdelená do širokého spektra žiarenia, dáva nám indukovaná emisia svetlo jednofarebné (monochromatické). Jeho kmitočet a vlnová dĺžka budú pritom vysoko stabilné a to nám dáva možnosť vytvoriť vysoko presné hodiny alebo štandard dĺžkovej miery. Einstein i Dirac si boli vedomí toho, že vynútené žiarenie nebude vyžarované všetkými smermi, ale podľa zákona zachovania impulzu bude presne smerované. Vzniknutý paprsok bude teda veľmi úzky a svetelná energia bude koncentrovaná v malej oblasti priestoru. Okrem toho je možné očakávať, že žiarenie prebehne veľmi rýchle, pretože dopadajúci kvantum žiarenia vyvolá takmer okamžite vynútenú emisiu.

K praktickému využitiu vynútenej emisií a tím pádom ku konštrukcií bolo treba vyriešiť dva rýdzo technické problémy.

1. Vytvoriť nerovnovážny stav, kedy bude viac atómov na vyšších energetických hladinách než na hladinách nižších. V takom prípade hovoríme o populačnej inverzií a teleso nazývame aktívnym prostredím.

2. Nájsť spôsob, ako udržať paprsok vnútri aktívneho prostredia dostatočne dlhú dobu, aby stihol nabrať čo najviac energie vynútených emisií. Povedané slovami rádiotechnika: vytvoriť príslušný rezonančný obvod so spätnou väzbou.

Maser

Historický vývoj rádiospektroskopie viedol od nepatrných dĺžok smerom k mikrovlnám. Rádiotechnika naopak postupovala od vĺn dlhých a stredných k vlnám kratším. V 40. rokoch nášho storočia sa oba tieto obory stretli v oblasti mikrovĺn. Oba obory si navzájom vymenili poznatky a odborníci si boli nútený osvojiť myšlienky a prístroje z toho druhého odvetvia. A tu, na rozhraní medzi dvoma obormi sa zrodila nová myšlienka – kvantový generátor mikrovĺn, mase [mejzr].

Ku konštrukcií kvantového generátoru, ako som sa už zmienil, bolo treba vyriešiť dva rýdzo technické problémy: rezonanční obvod a aktívne prostredie. Pre mikrovlny slúži ako rezonančný obvod dutinový rezonátor. Bolo teda len treba vytvoriť vhodné aktívne prostredie. Teoreticky sa o rôznych metódach vytvorenia aktívneho prostredia diskutovalo už niekoľko rokov. Ostávalo teda, aby niekto tieto teórie previedol do praxe. Chýbala tu ale potreba kvantového generátoru mikrovĺn, pretože by bol výkon takého generátoru podstatne menší než výkon magnetronu. Látkou, ktorá posúžila ako aktívne prostredie prvého kvantového generátoru sa stal čpavok. Molekula čpavku má tvar štvorstenu, kde podstava je tvorená tromi molekulami vodíka a vrchol molekulou dusíku. Molekula vykonáva rôzne rotačné a kmitavé pohyby.

Najznámejší je takzvaný pohyb inverzný, kde sa atóm dusíka striedavo približuje a oddiaľuje od základni, kde naň pôsobia odpudivé sily vodíkových atómov. Po mnohých pokusoch sa mu podarí dostať skrz a vytvorí sa molekula zrkadlovo zhodná. Priechod molekuly dusíku umožňuje takzvaný tunelový jav. Vo svete atómov platí, že keď nemá častica dostatok energie aby sa dostala cez bariéru, rovnako sa cez ňu dostane, ak sa bude o to márne pokúšať. Pokiaľ budeme molekulu pozorovať ďalej zistíme, že atóm dusíka kmitá z jednej strany na druhú s frekfrenciou 24 miliárd kmitov za sekundu a vyžaruje pritom elektromagnetickú vlnu o dĺžke 1,25 centimetrov.

Prvý laser

V roku 1954 sa podarilo zostrojiť prví kvantový generátor. Odtadiaľ je už len krôčik vedúci k laseru. Vedci boli ale natoľko zamestnaný maserom, že už nestačili myslieť na konštrukciu lasera. Bolo však treba vyriešiť, z konštrukcie maseru dobre známe, dva technické problémy, rezonanční obvod a aktívne prostredie. S tím však už nemohla pomôcť rádiotechnika a musela nastúpiť optika. Rezonančný obvod používaný pre mikrovlny tu ale nemožno použiť. Už vytvorenie rezonátora pre milimetrové vlny je veľmi ťažké a vytvorenie dokonale vylešteného a postriebreného rezonátoru rozmerom zrovnateľného s vlnovou dĺžkou viditeľného žiarenia technicky nemožné. Naviac by sa do takýchto rozmerov nevošlo príliš látky aktívneho prostredia a výkon takého zariadenia by bol veľmi malý.

Prečo ale uzavierať svetlo do kovovej schránky? Veď by bolo možné ho nechať kmitať medzi dvoma rovnobežnými zrkadlami. Taký systém zrkadiel sa nazýva Fabry-Perotov interferometer. Medzi optickým rezonátorom a rezonátorom mikrovĺn. Je však určitý rozdiel. Tam je dĺžka dutiny približne zhodná s vlnovou dĺžkou a vnútri dutiny sa vytvorí stojaté vlnenie. Vedie to k tomu, že v rezonátore kmitá zároveň veľké množstvo vidov žiarenia, ktoré sa nepatrne líši svojou vlnovou dĺžkou a teda aj frekfrenciou. Môžeme teda povedať, že i keď je laserový paprsok kohorentný, skladá z viacerých vĺn s rôznym kmitočtom.

Systém zrkadiel sa dá u laserov používať dvojtím spôsobom. Ak je v aktívnom prostredí kryštál, stačí rovnobežne zbrúsiť a vyleštiť jeho dve opačne strany. Pre zvýšenie odrazivosti sa môžu plôšky pokryť vrstvičkou striebra. Zrkadlá priamo spojené s aktívnym prostredím sa nazývajú vnútorné, ktoré nezávisia na type aktívneho prostredia. Majú tú výhodu, že ich je možné mechanicky nastavovať a že môžeme študovať vlastnosti laserového paprsku priamo vnútri rezonančného obvodu. Pokiaľ používame vnútorné zrkadlá, musíme vylúčiť odrazy na koncových stenách kryštálu alebo sklenenej trubice.

Preto bývajú konce trubice či krištáľu zošikmené pod takzvaným Browsterovým uhlom, kde nedochádza k odraze svetla polarizovaného v rovine dopadu. Vnútorné zrkadlá sa väčšinou nepoužívajú rovinné, ale duté kovové, výhodne umiestnené vzhľadom ku svojej ohniskovej vzdialenosti. Taký generátor je menej citlivý k malým odchýlkam. Bolo vypracovaných mnoho teoretických prác zaoberajúcich sa aktívnym prostredím. Objavovali sa návrhy požitia aktívneho prostredia pri výbojoch plynu. V roku 1959 bol navrhnutý princíp polovodičového laseru. Towens, jeden z tvorcov prvého laseru, navrhol pary draslíka. Ďalšia otázka sa týkala čerpania energie. Uvažovalo sa o impulzných lampách (fotobleskoch), či bude ich výkon stačiť. To bolo už nutné vyskúšať. Koncom roku 1959 sa začala pozornosť vedcov obracať k rubínu. Rubín je po chemickej stránke oxid hlinitý s prímesou chrómu. Rubín je jeden z najušľachtilejších drahých kameňov. Našťastie bol začiatkov nášho storočia nájdený spôsob jeho umelého pestovania a darí sa tvoriť kryštály rubínu vysokej čistoty o dĺžke niekoľko decimetrov a priemeru okolo dvoch centimetrov.

Rubín preukazuje fotoluminisenciu. Jeho atómy pohlcujú zelené svetlo a dostávajú sa na metastabilnú energetickú hladinu, kde zotrvávajú niekoľko tisícin sekundy. Keď atómy prechádzajú na nižšiu hladinu, vyžarujú charakteristické červené svetlo. Vezmime si kryštál umelého rubínu, vyleštíme jeho koncové steny, pokryjeme ich tenkou vrstvičkou striebra a ožiarime kryštál zeleným svetlom, môžeme očakávať, že jedným zo zrkadiel prenikne červený paprsok laserového svetla. Presne to spravil americký fyzik T. Maiman v lete v roku 1960 a stal sa tak tvorcom prvého laseru.

Maimanov laser bol veľmi nedokonalý a zďaleka nie tak efektný, ako dnešné lasery. Jeho rubín mal tvar tehličky o hrane jedného centimetra a dve protiľahlé boli postriebrené. Maiman ho pravidelne osvetľoval zábleskmi zeleného svetla a zrovnával svetlo, ktoré vychádzalo z okienka v postriebrenej strane so svetlom zo strany bočnej. Pri dostatočne silnom osvetlení sa začala zužovať červená spektrálna čiara a jej intenzita začala narastať. Červené svetlo vychádzajúce okienkom začalo byť kohorentné, monochromatické a smerované. V tomto svojom prvom experimente mohol Maiman iba sledovať zužovanie spektrálnej čiary a narastanie jeho intenzity, čo bol však neklamný príznak toho, že kryštál začal laserovať.

Dokonalejším spôsobom bol Maimanov experiment uskutočnený skupinou amerických fyzikov R.I Collinsom, D.F. Nelsonom, A.L Shawlovom, W. Bondom, G. B. Garettem a W. Kaiserom.

Ich rubín mal už dĺžku štyroch centimetrov a vyžiarená energia činila jednu stotinu joulu. Laserový pulz trval niekoľko desatín sekundy a výkon tohto laseru bol okolo 100 wattov. Collins so svojimi spolupracovníkmi pozoroval vedľa monochromatickosti taktiež priestorové sústredenie svetla do úzkeho kužeľa s vrcholovým uhlom menším než jeden stupeň. Uskutočnil taktiež difrakčný pokus, ktorý preukázal kohorenciu svetelného paprsku.

Lasery súčasnosti

Od spustenia prvého laseru ubehlo cez 40 rokov. Behom tejto doby sa v 60. rokoch začali objavovať ďalšie typy laserov, líšiace sa aktívnym prostredím, alebo konštrukčným usporiadaním. Vznikali taktiež lasery sa ďalšími vlnovými dĺžkami v oblasti viditeľného, infračerveného, ultrafialového a dokonca i röntgenového žiarenia. Každý z týchto laserov našiel uplatnenie v inej ľudskej činnosti. Nie každý laser sa hodí pre každý účel. Pri zváraní a vŕtaní je určujúci charakteristickou výkon laseru, preto sa tu uplatňujú impulzné lasery. Zvyšovanie výkonu sa ale nedialo zvyšovaním energie vyžiarené laserom. Celková vyžiarená energia nemôže byť väčšia než energia prijatá. Výkon laseru ale taktiež závisí na diaľke laserového pulzu, čím bude pulz kratší, tím väčší bude výkon.

Pokiaľ používame laser k prenosu energie je pre nás najdôležitejší účinok premeny energie v laserový paprsok. V tomto ohľade sú na tom najlepšie lasery polovodičové. Pre lasery pracujúce vo vesmíre potrebujeme nezávislí zdroj energie. Neexistuje univerzálny laser, ktorý by vyhovel všetkým podmienkam. Laserov je veľké množstvo a každý niečím vyniká a je vhodný k určitému použitiu. Jednotlivé typy sa taktiež postupom času zdokonaľovali a vylepšovali sa ich parametre. Najlepšie bude asi lasery nejako rozdeliť a každý typ krátko charakterizovať.

Základné typy laserov
PODĽA:

Druhu aktívneho prostredia
· Pevnolátkové
· Kvapalinové
· Plynové
· Lasery využívajúce zväzky nabitích častíc

Spôsobu čerpania energie
· Opticky (výbojkou, iným laserom, slnečným svetlom a rádioaktívním žiarením)
· Elektricky (zrážkami v elektrickom výboji, zväzkom nabitích častíc)
· Chemicky ( fotochemickou disociáciou)
· Termodynamicky (zahrievaním a ochladzovaním plynu)
· Jadrovou energiu ( reaktorom, jadrovým výbuchom)

Vyžarovanej vlnovej dĺžky
· Infračervené
· Lasery v oblasti viditeľného svetla
· Ultrafialové
· Rotngenové

Použitia
· Výskumné
· Meriace
· Lekárske
· Technologické
· Energetické
· Vojenské.

Nový příspěvek



Ochrana proti spamu. Kolik je 2x4?