Laser

Mehanizem

Laser ustvarja svetlobo s posebnim delovanjem materiala, ki se imenuje "optični ojačevalni medij". Energija se v ta material dovede s pomočjo "energijske črpalke". To je lahko elektrika, drug vir svetlobe ali kakšen drug vir energije. Zaradi energije preide snov v tako imenovano vzbujeno stanje. To pomeni, da imajo elektroni v materialu dodatno energijo, ki jo čez nekaj časa izgubijo. Ko izgubijo energijo, se sprosti foton (svetlobni delec). Vrsta uporabljenega optičnega ojačevalnega sredstva bo spremenila barvo (valovno dolžino), ki bo nastala. Sproščanje fotonov je del laserja, ki se imenuje "stimulirana emisija sevanja".

Veliko stvari lahko oddaja svetlobo, na primer žarnica, vendar svetloba ni organizirana v eni smeri in fazi. Z uporabo električnega polja za nadzor ustvarjanja svetlobe bo ta svetloba zdaj ene vrste in bo šla v eno smer. To je "koherentno sevanje".

Na tej točki je svetloba še vedno šibka. Zrcala na obeh straneh odbijajo svetlobo sem in tja, ta pa pada na druge dele optičnega ojačevalnega medija, zaradi česar tudi ti deli sproščajo fotone in ustvarjajo več svetlobe ("ojačanje svetlobe"). Ko ves optični ojačevalnik proizvaja svetlobo, se to imenuje nasičenje in ustvari zelo močan snop svetlobe z zelo ozko valovno dolžino, ki ga imenujemo laserski snop.

Oblikovanje

Svetloba se giblje skozi medij med zrcali, ki jo odbijata sem in tja. Eno od zrcal pa le delno odbija svetlobo, tako da del svetlobe uide. Izhajajoča svetloba tvori laserski žarek.

To je preprosta zasnova; vrsta uporabljenega optičnega ojačevalnega medija običajno določa vrsto laserja. To je lahko kristal, primera sta rubin in granatni kristal iz itrija in aluminija z dodatkom redke zemeljske kovine. Za laser se lahko uporabljajo plini, in sicer helij, dušik, ogljikov dioksid, neon ali drugi. Veliki in močni laserji so običajno plinski laserji. Laser na proste elektrone uporablja snop elektronov in ga je mogoče nastaviti tako, da oddaja različne barve. Nazadnje, najmanjši laserji za proizvodnjo svetlobe uporabljajo polprevodniške diode. To so najštevilčnejše vrste, ki se uporabljajo v elektroniki.

Zgodovina

Albert Einstein je prvi prišel na idejo o stimulirani emisiji, ki bi lahko ustvarila laser. Od takrat je bilo porabljenih veliko let, da bi preverili, ali zamisel deluje. Najprej so ljudje uspeli izdelati maserje, pozneje pa so ugotovili, kako izdelati krajše vidne valovne dolžine. Šele leta 1959 je Gordon Gould v raziskovalnem članku uporabil ime laser. Prvi delujoči laser je leta 1960 sestavil in upravljal Theodore Maiman v Hughesovih raziskovalnih laboratorijih. V tem času se je z laserji začelo ukvarjati veliko ljudi, vprašanje, kdo bo dobil patent za laser, pa je bilo rešeno šele leta 1987 (pravice je dobil Gould).

Aplikacije

Laserji se pogosto uporabljajo tako v vsakdanjem življenju kot v industriji. Laserje najdemo v predvajalnikih CD in DVD, kjer berejo kodo z diska, na katerem je shranjena pesem ali film. Laser se pogosto uporablja za branje črtnih kod ali kod SQR na izdelkih, ki se prodajajo v trgovini, da se izdelek identificira in navede njegova cena. Laserji se uporabljajo v medicini, zlasti pri operaciji oči LASIK, kjer se z laserjem popravi oblika roženice. V kemiji se uporablja s spektroskopijo za identifikacijo materialov, da ugotovimo, iz kakšnih plinov, trdnih snovi ali tekočin je nekaj narejeno. Z močnejšimi laserji je mogoče rezati kovino.

Z laserji se meri oddaljenost Lune od Zemlje z odbijanjem od reflektorjev, ki so jih pustile misije Apollo. Z merjenjem časa, ki ga svetloba potrebuje za pot do Lune in nazaj, lahko natančno ugotovimo, kako daleč je Luna.

Laserske kazalnike uporabljajo ljudje za kazanje na mesto na zemljevidu ali diagramu. Uporabljajo jih na primer predavatelji. Veliko ljudi se rado igra z laserskimi kazalniki. Nekateri so z njimi pokazali na letala. To je nevarno in v številnih državah tudi nezakonito. Ljudje so bili zaradi tega kaznivega dejanja aretirani in preganjani.

V računalnikih se kot vhodna naprava običajno uporablja optična računalniška miška. Sodobni laserski kazalniki so za to preveliki in premočni, zato večina miši v ta namen uporablja majhne laserje VCSEL ali "laserje, ki oddajajo površino v navpični votlini". Ti laserji se uporabljajo tudi v pogonih DVD in CD-ROM ter v holografiji.