Tipuri de laseri. Aplicații

Clasificarea laserilor se poate face după:natura mediului activ (solid, lichid, gazos);puterea emisă;domeniul de lungimi de undă al radiației emise;modul de funcționare (continuă sau în impulsuri).

Bazate pe tipurile de mediu utilizate, laserele sunt clasificate în general în lasere solide, gazoase, semiconductoare sau lichide.

Lasere solide Cele mai obișnuite lasere solide au ca mediu rubinul sau cristale sau sticle de neodim (Metal de culoare argintie, ai cărui compuşi sunt întrebuinţaţi în industria

sticlei). Marginile bucăților de cristale sunt fabricate din două suprafețe paralele acoperite cu o peliculă neferoasă extrem de reflectorizantă. Laserele solide oferă cea mai mare putere și sunt utilizate în mod normal într-o manieră pulsată pentru a genera o explozie de lumină de scurtă durată. Absorbția este realizată cu lumină din tuburi de xenon sau lămpi cu arc.

Exemplu: Laserul cu rubin

         Laserul cu rubin (oxid de aluminiu care conține mici cantități de ioni de crom) este alcătuit, în principal, dintr-un cristal cilindric de rubin care are lungimea de câțiva centimetri și diametrul de câțiva milimetri, din două oglinzi paralele, argintate sau aurite și un tub de descărcare, în formă de spirală, umplut cu un gaz nobil și conectat la un condensator de mare capacitate.

Cele două oglinzi plane și paralele, bine șlefuite, sunt argintate sau aurite în așa fel încât una dintre ele este complet opacă, iar cealaltă parțial transparentă, ca să poată permite razelor laser să părăsească instalația. Ele sunt așezate la capetele cilindrului de rubin, uneori se metalizează chiar capetele cilindrului. Tubul de descărcare, în formă de spirală, umplut cu neon, xenon sau amestecuri de neon și cripton este conectat la un condensator și funcționează asemenea blitz-urilor de la aparatele fotografice. Tubul de descărcare emite într-un timp foarte scurt, de ordinul miimilor de secundă, o lumină obișnuită, dar intensă, care provoacă inversiunea populațiilor în cristalul de rubin. 

        Laserul cu rubin, laserul cu patru nivele și laserul cu sticlă dopată cu neodim lucreză în general în impulsuri de ordinul milisecundelor eliberând energii cuprinse între 0,1 şi 100 J. Laserii cu mediu activ solid pot fi folosiţi pentru obţinerea impulsurilor optice ultrascurte, cu intensitatea de milioane de waţi pe durate de ordinul nanosecundelor.

-1-

Lasere cu gaz Mediul unui laser cu gaz poate fi un gaz pur, un amestec de gaze sau chiar vapori de metal și este întâlnit adeseori în „neoane”.

Două oglinzi sunt localizate la capetele tuburilor pentru a realiza mediul. Laserele cu gaz sunt acționate cu lumină ultravioletă, raze electronice, curent electric sau reacții chimice. Laserul heliu-neon este cunoscut pentru stabilitatea frecvenței, puritatea culorii, împrăștierea razei fiind minimă. Laserele cu dioxid de carbon sunt foarte eficiente și de aceea ele au cea mai puternică rază.

Laserele cu semiconductori Cel mai compact dintre lasere, laserul cu semicon-ductori constă, în general, dintr-un amestec de semicon-ductori cu proprietăți de conducere a curentului diferiți. Cavitatea laserului este marginită de două plăci reflec-torizante. Arseniura de galiu este cel mai folosit semicon-ductor. Laserele cu semiconductori sunt acționate de aplicarea de curent electric asupra conductorului și pot fi utilizate cu eficiență de peste 50%. O metodă care permite utilizarea mai eficientă a energiei a fost recent descoperită și constă în montarea unor mici lasere în circuite cu o densitate mai mare de un milion pe centimetru pătrat. Utilizările comune ale laserului cu semiconductor sunt CD-playerele și imprimantele cu laser.

Laserele cu electroni liberi Aceste lasere folosesc electroni neataşaţi de atomi ce

sunt excitaţi prin unde magnetice. Studiul acestui tip de laser a fost dezvoltat încă din 1977 și a devenit un important in-strument de cercetare. Teoretic astfel de lasere, pot acoperi întreg spectrul, de la infraroşu la raze X și sunt capabile să producă raze de putere foarte mare.

Aplicații ale laserului

Aplicațiile laserului sunt îngrădite numai de imaginație. Laserele au devenit instru-mente importante în industrie, știință, comunicații, medicină, armată și arte.

Industrie Razele puternice ale laserelor pot fi orientate pe mici puncte, având o densitate ridicată a puterii. Astfel, razele pot încălzi, topi sau vaporiza materialul într-o maniera precisă. Laserele au fost folosite, de exemplu, pentru a găuri diamante, pentru a șlefui metale, în construcția chip-urilor și în încercarea de a induce fusiunea nucleară contro-lată. Laserele sunt folosite în monitorizarea particulelor foarte mici, fiind și cele mai fine detectoare ale poluării aerului. Laserele au fost folosite în determinarea precisă a distanței Pământ-Lună și în testele de relativitate.

Știință

-2-

Deoarece lumina laserelor este monocromatică și foarte bine direcționabilă, ele sunt folosite în studiul molecular al materiei. Cu ajutorul laserelor, viteza luminii a fost determinată cu o acuratețe foarte mare, iar existența unor materiale foarte fine poate fi astfel ușor determinată. Comunicații

Lumina laserului poate parcurge o distanță foarte mare fără să-și piardă din intensitatea semnalului. Din cauza frecvenței sale, lumina laserului poate transmite de exemplu, de 1000 de ori mai multe canale de televiziune decât cele transmise de microunde. Au fost create fibre optice capabile să transmită laserul în industria telefo-nică sau cea a computerelor. Mai sunt utilizate și în industria CD-playerelor și a unităților de scriere a informației pe suport multimedia – DVD, BluRay Disc. Medicină

O rază intensă de laser poate tăia sau cauteriza anumite țesuturi, fără a le afecta pe cele sănătoase. Au fost folosite în tratarea retinei și în cauteri-zarea vaselor de sânge rupte. Tehnicile pe baza laserului au fost utilizate pentru teste de laborator pe mici mostre biologice. Armată

Sistemele de ghidare a rachetelor, a navelor și a sateliților au la bază laserul. Utilizarea undelor laser au fost folosite în distrugerea rachetelor dușmane de către sistemul defensiv al lui Ronald Regan din 1983.

Abilitatea reglării laserelor poate deschide noi perspective în separarea izotopilor în construcția de arme nucleare.

Măsuri de precauție în utilizarea laserului Din cauza faptului că ochiul focalizează lumina laserului la fel ca pe lumina naturală, pericolul cel mai mare al utilizării laserului constă în afecțiunile aparatului optic uman. Laserele trebuie utilizate de personal profesionist, purtând costume de protecție adecvate.

Bibliografie: http://laserul.idilis.ro/tipuri%20de%20laseri.htm http://ro.wikipedia.org/wiki/Laser

-3-