Laser - vznik a využitie

Laser - vznik a využitie
Obsah
Laser 1
Úvod 1
Cesta k vzniku laseru 2
Co je to svetlo 2
Ako vzniká svetlo 3
Stimulovaná emisia 5
Maser 5
Prvý laser 6
Lasery súcasnosti 7
Základné typy laserov 8
Zoznam použitej literatúry 8
Laser
Úvod
Laser je vynálezom dvadsiateho storocia a za necelých štyridsat rokov svojej existencie
sa stal neoddelitelnou súcastou nášho života. Stretávame sa s ním v rôznych odboroch
ludskej cinnosti. Pomáha nám pri meraní vzdialeností a urcovaní smeru. V ruke lekára
sa stáva úplne sterilným a bezbolestným skalpelom. Môžeme s ním opracovávat i velmi
tvrdé materiály. Je možné s ním zvárat materiály kedysi nezvaritelné. Dokáže prenášat
obrovské množstvo dát a informácií na velké vzdialenosti, alebo doma nám prehráva
kompaktné disky. Je máloktorý nástroj, ktorý má k dispozícií tak všestranne použitie
ako laser.
Pocas tejto práce by som chcel vysvetlit základný princíp na ktorom laser funguje a na
konci by som chcel popísat niektoré základné typy laserov.
Cesta k vzniku laseru
Slovo laser (lejzr) pochádza z anglictiny. Je zložené z pociatocných písmen dlhého
anglického názvu popisujúceho jeho funkciu: Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation, co by sa dalo preložit 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 cím sa líši svetlo laseru od svetla žiarovky???
Laserové svetlo je monochromatické (jednofarebné), kohorentné (usporiadané) a má
malú divergenciu (rozbiehavost). Z definícií vyplýva, že laser je zariadenie, ktoré
premiena dodávanú energiu na laserové svetlo (laserový lúc). Vzhlad laserov môže byt
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 vediet co je
to svetlo. Co je to svetlo
Svetlo je pre nás najdôležitejším zdrojom informácií o okolitom svete. Preto sme o nom
dlhu dobou takmer nic nevedeli. Až v 17.storocí sa podarilo Isaacovi Newtonovi rozložit
biele svetlo hranolom na spektrum farieb a ukázat, že svetlo sa skladá z mnohých
farieb. Newton si teda predstavoval, že svetlo ma casticový (korpuskulárny) charakter,
pricom každá farba je zastúpená casticami s inou velkostou. Zo svojou teóriou dokázal
vysvetlit vtedy všetky známe vlastnosti svetla.
Vznikol tu teda spor ci svetlo je castica alebo vlna. Tento spor rozhodol až na zaciatku
19. storocia Thomas Young, ktorý vyslovil myšlienku interferencie svetla, co je
záležitost ciste vlnová. Dokázal, že svetlo pridané ku svetlu môže dat tmu.
Interferencia je typickým príkladom takzvaného lineárneho javu, kde sa úcinky
jednotlivých vln jednoducho scítajú. Tie vznikajú iba pri malej intenzite svetla. V
opacnom prípade dochádza k rôznym nelineárnym javom. Predtým než sa objavili prvé
lasery, nepoznala optika dostatocne silné svetelné zdroje, ktoré by umožnovali
pozorovat nelineárne javy. Naproti každý rádiotechnik je zvyknutý bežne pracovat s
takýmito nelineárnymi javmi v oblasti rádiových vln, ako je modulácia, zmenšovanie,
násobenie kmitoctov a dalšie.
V 19. storocí prevládla vlnová teória svetla. Ostávala teda jedna otázka: „Co sa vlní?“
Najprirodzenejšou predstavou vlnenia nám dáva akustika. Vzduch sa striedavo zhustuje
a zrieduje pozdlž smeru šírenia sa zvukovej vlny. Zvuk je vlnenie pozdlžne , pricom
svetlo je vlnenie priecne, pretože sa u nom uplatnuje jav polarizácie svetla. Polarizácia
je možná iba u priecneho vlnenia, nikdy nie u pozdlžneho. Zvuk sa teda nedá
polarizovat. Problém priecneho vlnenia je ten, že si nedokážeme predstavit žiadnu
látku, ktorá by sa mohla priecne vlnit. Svetlo sa navyše šíri i vákuom a predstava, že
by sa vlnila prázdnota je ešte absurdnejšia. Fyzici teda museli vymysliet špeciálnu
všadeprítomnú, nehmotnú a nepolapitelnú substanciu, ktorú nazvali svetelný éter.
Vtedy už bola známa súvislost medzi elektrickými a magnetickými silami. Tieto sily boli
vysvetlované rôznym napätím v zvláštnom prostredí, ktoré sa nazývalo
elektromagnetický éter. Naštastie však na prelome 50. a 60. rokov prichádza James
Clerk Maxwell so svojou teóriou elektromagnetického pola. Všetky známe javy a
zákony sa dajú vypocítat z Maxwellových, po matematickej stránke geniálnych rovníc.
Éter sa zrazu stal zbytocným. Elektromagnetické pole je forma hmoty odlišná od látky v
akomkolvek skupenstve. Prejavom elektromagnetického pola sú iba elektrické a
magnetické sily a nic viac. Aby sa fyzici presvedcili o pravdivosti Maxwellovej teórie
bolo treba potvrdit ešte niektoré nové závery, ktoré z nich vyplývali. Jedným z nich
bola práve existencia priecneho elektromagnetického vlnenia, šíriaceho sa rýchlostou
svetla. Odtadial bol vlastne už len krôcik k záveru, že svetlo je vlnenie
elektromagnetického pola.
Ako vzniká svetlo
Vieme, že zohriaté telesá žiaria.
Žiari tak naše slnko, plamen sviecky i vlákno žiarovky. Vedla svetelného žiarenia
vznikajú i žiarenia tepelné(infracervené). Ako svetelné zdroje sú velmi neekonomické,
pretože na svetelný výkon vydajú iba nepatrnú cast dodávanej energie. Ak zahrejeme
teleso, dôjde ku zrýchleniu chaotického pohybu atómov a molekúl. Tie do seba
narážajú a pri nárazoch získavajú nadbytocnú 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 pohltit a zvýšit tak svoju vnútornú energiu. Zákony vyžarovania a pohlcovania
energie sa stali predmetom skúmania mnohých fyzikov na konci minulého storocia,
medzi nimi Gustáva Kirchhoffa, Wilhema Wienna, Ludwiga Boltzmanna, Josepha
Stefana a dalších. Zahrievané telesá môžu byt z rôzneho materiálu, môžu mat rôzny
tvar, objem a váhu. Co môže mat ich vyžarovanie spolocné? Gustav Robert Kirchhoff
však došiel k poznaniu, že spektrum žiarenia vychádza z uzavretej dutiny, do ktorej
ked nahliadneme malým otvorom, má rovnaké vlastnosti bez ohladu na materiál z
ktorého sú steny dutiny tvorené a bez ohladu na velkost dutiny. Jediná velicina, ktorá
urcuje 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 storocia sa zdalo, že fyzika už dosiahla svojho vrcholu svojho vývoja
a že všetky základné zákonitosti prírody sú spoznané. Newtonova klasická mechanika
vysvetlovala pohyb ako nebeských telies tak i molekúl a atómov. Maxwellova teória
brilantným spôsobom popisovala elektromagnetické pole a jeho úcinky. Fyzika sa javila
ako veda, ktorá už ani nestojí za to študovat. 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. Niekolko
málo prírodných javov (ciarové spektrum atómov, fotoelektrický jav) sa však nedali na
základe týchto predstáv vysvetlit. Kamenom úrazu sa však nakoniec stalo žiarenie
cierneho telesa. Pokusy vysvetlit charakter spektra tohto žiarenia stroskotávali alebo
boli úspešné len ciastocne. Niekde zrejme nastala chyba.
17.12. 1900 vyslovil vtedy 42 rocný Max Planck hypotézu, ktorá umožnovala vypocítat
presne vzorec udávajúci spektrum žiarenia cierneho svetla. Podstata hypotézy bola, že
svetlo je tvorené malými ciastockami energie nazývanými kvantá.
Energia každého kvanta je úmerná kmitoctu daného žiarenia. Toho dna vznikla
kvantová fyzika, ktorá zahájili kvantovú éru. Podla predstáv kvantovej fyziky má svetlo
dvojaký charakter. Svetlo je teda zároven casticou 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 casticou sa chovajú ako castice.
Medzi sebou ale fotony interferujú ako vlny. Ak by dopadli na dve štrbiny, dokážu sa
zariadit tak, že prejdú oboma štrbinami zároven a na stienitku vytvoria difrakcný
obrazec. Kvantová mechanika neskôr ukázala, že tato dvojakost nieje vlastnostou 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 castí spektra žiarenia cierneho telesa, avšak bližšie nepopisovala
spôsob jeho vzniku. Nevysvetlovala princípy vyžarovania a pohlcovania žiariacich
atómov. To sa podarilo až dalším rozvojom kvantovej teórie na pociatku nášho
storocia. Slávny dánsky fyzik Niels Bohr vypracoval v rokoch 1912-1913 planetárny
model atómov vodíka. Podla neho obiehajú elektróny okolo jadra po vymedzených
dráhach podobne ako planéty okolo slnka. Ak preskocí jeden elektrón z jednej dráhy
na druhú, môže atóm získat ci stratit energiu v podobe elektromagnetického žiarenia.
Energia atómov sa zmení práve o vyžiarené alebo pohltené kvantum. Polomer dráhy a
dalšie predmety elektrónu sa musia zmenit 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 další,
vytvorená matematická teória kvantovej fyziky, tá ktorá je používaná v dnešnej dobe.
Je to velmi neobvyklá teória, pretože miesto císel a funkcií pracuje sa so symbolmi
zvanými operátormi. Experimenty dokazujú, že pravdivo popisujú zákony mikrosveta.
Klasická mechanika stojí na tom, že s matematickou prednostou možno urcit polohu
planét v lubovolnom priestore v lubovolnom case. Pri pohyboch v atómoch však
presáva klasická mechanika platit. Elektrón vnútri atómu sa nepohybuje len ako
planéta, ale musí byt zároven vlnou. Nepohybuje sa teda po kruhovej dráhe, ale koná
akýsi divný tanec okolo jadra, hned je tam a hned zas tu. A napriek tomu je v jeho
pohybe istý rad.
Ak pohltí atóm svetelné kvantum, zacne elektrón poskakovat vo väcšej vzdialenosti od
jadra.
Spôsob akým sa elektrón pohybuje pre nás ale nieje dôležitý. Podstatné je, že atóm má
urcitú energiu, hovoríme, že sa nachádza na urcitej energetickej hladine. Tato energia
je nemenná, dokial atóm nepohltí, alebo nevyžiari kvantum elektromagnetického
žiarenia. K preskoku na vyššiu energetickú hladinu atóm musí pohltit kvantum s urcitou
energiou, teda urcitej vlnovej dlžky. Táto vlnová dlžka sa dá vypocítat zo vzdialenosti
hladín atómu. Medzi vyžiarením (emisiou) a pohltením (absorpciou) kvanta je ale urcitý
rozdiel. Je zrejmé, že kvantum energie musí byt pohltené ihned po dopade. Co 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, podla toho ako stabilný bude
jeho stav. Pre každú hladinu existuje urcitá stredná doba života, po ktorej atóm
zotrváva. Existujú hladiny o velmi 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. Uciní tak sám od
seba, spontánne a preto hovoríme o spontánnej emisií žiarenia.
Kedy sa to stane je pre každý atóm vecou náhody. Co 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 pociatku
storocia bol v úzkych vstikoch s Maxem Planckem. Bol vlastne jedným z prvých, kto
pochopil ich plný dosah a sám prispel k dalšiemu rozvoju. Einstein podal kvantové
vysvetlenie fotoelektrického javu, tepelných vlastností kryštálov a konecne publikoval
prácu zásadného významu, ktorou odvodil novým spôsobom Planckov zákon žiarenia
cierneho 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 zatial opustit, môže k tomu byt 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 kmitocet, iba
jednu vlnovú dlžku. 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 kmitocet a vlnová dlžka budú pritom vysoko stabilné a to nám dáva možnost
vytvorit vysoko presné hodiny alebo štandard dlžkovej miery. Einstein i Dirac si boli
vedomí toho, že vynútené žiarenie nebude vyžarované všetkými smermi, ale podla
zákona zachovania impulzu bude presne smerované. Vzniknutý paprsok bude teda
velmi úzky a svetelná energia bude koncentrovaná v malej oblasti priestoru. Okrem
toho je možné ocakávat, že žiarenie prebehne velmi rýchle, pretože dopadajúci
kvantum žiarenia vyvolá takmer okamžite vynútenú emisiu.
K praktickému využitiu vynútenej emisií a tím pádom ku konštrukcií bolo treba vyriešit
dva rýdzo technické problémy.
1. Vytvorit nerovnovážny stav, kedy bude viac atómov na vyšších energetických
hladinách než na hladinách nižších. V takom prípade hovoríme o populacnej inverzií a
teleso nazývame aktívnym prostredím.
2. Nájst spôsob, ako udržat paprsok vnútri aktívneho prostredia dostatocne dlhú dobu,
aby stihol nabrat co najviac energie vynútených emisií. Povedané slovami
rádiotechnika: vytvorit príslušný rezonancný obvod so spätnou väzbou.
Maser
Historický vývoj rádiospektroskopie viedol od nepatrných dlžok smerom k mikrovlnám.
Rádiotechnika naopak postupovala od vln dlhých a stredných k vlnám kratším. V 40.
rokoch nášho storocia sa oba tieto obory stretli v oblasti mikrovln. Oba obory si
navzájom vymenili poznatky a odborníci si boli nútený osvojit myšlienky a prístroje z
toho druhého odvetvia. A tu, na rozhraní medzi dvoma obormi sa zrodila nová
myšlienka – kvantový generátor mikrovln, mase [mejzr].
Ku konštrukcií kvantového generátoru, ako som sa už zmienil, bolo treba vyriešit dva
rýdzo technické problémy: rezonancní obvod a aktívne prostredie. Pre mikrovlny slúži
ako rezonancný obvod dutinový rezonátor. Bolo teda len treba vytvorit vhodné aktívne
prostredie. Teoreticky sa o rôznych metódach vytvorenia aktívneho prostredia
diskutovalo už niekolko rokov. Ostávalo teda, aby niekto tieto teórie previedol do
praxe. Chýbala tu ale potreba kvantového generátoru mikrovln, pretože by bol výkon
takého generátoru podstatne menší než výkon magnetronu. Látkou, ktorá posúžila ako
aktívne prostredie prvého kvantového generátoru sa stal cpavok. Molekula cpavku má
tvar štvorstenu, kde podstava je tvorená tromi molekulami vodíka a vrchol molekulou
dusíku. Molekula vykonáva rôzne rotacné a kmitavé pohyby.
Najznámejší je takzvaný pohyb inverzný, kde sa atóm dusíka striedavo približuje a
oddialuje od základni, kde nan pôsobia odpudivé sily vodíkových atómov. Po mnohých
pokusoch sa mu podarí dostat skrz a vytvorí sa molekula zrkadlovo zhodná. Priechod
molekuly dusíku umožnuje takzvaný tunelový jav. Vo svete atómov platí, že ked nemá
castica dostatok energie aby sa dostala cez bariéru, rovnako sa cez nu dostane, ak sa
bude o to márne pokúšat. Pokial budeme molekulu pozorovat dalej zistíme, že atóm
dusíka kmitá z jednej strany na druhú s frekfrenciou 24 miliárd kmitov za sekundu a
vyžaruje pritom elektromagnetickú vlnu o dlžke 1,25 centimetrov.
Prvý laser
V roku 1954 sa podarilo zostrojit prví kvantový generátor. Odtadial je už len krôcik
vedúci k laseru. Vedci boli ale natolko zamestnaný maserom, že už nestacili mysliet na
konštrukciu lasera. Bolo však treba vyriešit, z konštrukcie maseru dobre známe, dva
technické problémy, rezonancní obvod a aktívne prostredie. S tím však už nemohla
pomôct rádiotechnika a musela nastúpit optika. Rezonancný obvod používaný pre
mikrovlny tu ale nemožno použit. Už vytvorenie rezonátora pre milimetrové vlny je
velmi tažké a vytvorenie dokonale vylešteného a postriebreného rezonátoru rozmerom
zrovnatelného s vlnovou dlžkou viditelného žiarenia technicky nemožné. Naviac by sa
do takýchto rozmerov nevošlo príliš látky aktívneho prostredia a výkon takého
zariadenia by bol velmi malý.
Preco ale uzavierat svetlo do kovovej schránky? Ved by bolo možné ho nechat kmitat
medzi dvoma rovnobežnými zrkadlami. Taký systém zrkadiel sa nazýva Fabry-Perotov
interferometer. Medzi optickým rezonátorom a rezonátorom mikrovln. Je však urcitý
rozdiel. Tam je dlžka dutiny približne zhodná s vlnovou dlžkou a vnútri dutiny sa vytvorí
stojaté vlnenie. Vedie to k tomu, že v rezonátore kmitá zároven velké množstvo vidov
žiarenia, ktoré sa nepatrne líši svojou vlnovou dlžkou a teda aj frekfrenciou. Môžeme
teda povedat, že i ked je laserový paprsok kohorentný, skladá z viacerých vln s rôznym
kmitoctom.
Systém zrkadiel sa dá u laserov používat dvojtím spôsobom. Ak je v aktívnom prostredí
kryštál, stací rovnobežne zbrúsit a vyleštit jeho dve opacne strany. Pre zvýšenie
odrazivosti sa môžu plôšky pokryt vrstvickou striebra. Zrkadlá priamo spojené s
aktívnym prostredím sa nazývajú vnútorné, ktoré nezávisia na type aktívneho
prostredia. Majú tú výhodu, že ich je možné mechanicky nastavovat a že môžeme
študovat vlastnosti laserového paprsku priamo vnútri rezonancného obvodu. Pokial
používame vnútorné zrkadlá, musíme vylúcit odrazy na koncových stenách kryštálu
alebo sklenenej trubice.
Preto bývajú konce trubice ci krištálu zošikmené pod takzvaným Browsterovým uhlom,
kde nedochádza k odraze svetla polarizovaného v rovine dopadu. Vnútorné zrkadlá sa
väcšinou nepoužívajú rovinné, ale duté kovové, výhodne umiestnené vzhladom 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 polovodicového laseru. Towens, jeden z tvorcov prvého laseru,
navrhol pary draslíka. Dalšia otázka sa týkala cerpania energie. Uvažovalo sa o
impulzných lampách (fotobleskoch), ci bude ich výkon stacit. To bolo už nutné
vyskúšat. Koncom roku 1959 sa zacala pozornost vedcov obracat k rubínu. Rubín je po
chemickej stránke oxid hlinitý s prímesou chrómu. Rubín je jeden z najušlachtilejších
drahých kamenov. Naštastie bol zaciatkov nášho storocia nájdený spôsob jeho
umelého pestovania a darí sa tvorit kryštály rubínu vysokej cistoty o dlžke
niekolko decimetrov a priemeru okolo dvoch centimetrov.
Rubín preukazuje fotoluminisenciu. Jeho atómy pohlcujú zelené svetlo a dostávajú sa
na metastabilnú energetickú hladinu, kde zotrvávajú niekolko tisícin sekundy. Ked
atómy prechádzajú na nižšiu hladinu, vyžarujú charakteristické cervené svetlo.
Vezmime si kryštál umelého rubínu, vyleštíme jeho koncové steny, pokryjeme ich
tenkou vrstvickou striebra a ožiarime kryštál zeleným svetlom, môžeme ocakávat, že
jedným zo zrkadiel prenikne cervený 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 velmi nedokonalý a zdaleka nie tak efektný, ako dnešné lasery.
Jeho rubín mal tvar tehlicky o hrane jedného centimetra a dve protilahlé boli
postriebrené. Maiman ho pravidelne osvetloval zábleskmi zeleného svetla a zrovnával
svetlo, ktoré vychádzalo z okienka v postriebrenej strane so svetlom zo strany bocnej.
Pri dostatocne silnom osvetlení sa zacala zužovat cervená spektrálna ciara a jej
intenzita zacala narastat. Cervené svetlo vychádzajúce okienkom zacalo byt
kohorentné, monochromatické a smerované. V tomto svojom prvom experimente
mohol Maiman iba sledovat zužovanie spektrálnej ciary a narastanie jeho intenzity, co
bol však neklamný príznak toho, že kryštál zacal laserovat.
Dokonalejším spôsobom bol Maimanov experiment uskutocnený skupinou amerických
fyzikov R.I Collinsom, D.F. Nelsonom, A.L Shawlovom, W. Bondom, G. B. Garettem a
W. Kaiserom.
Ich rubín mal už dlžku štyroch centimetrov a vyžiarená energia cinila jednu stotinu
joulu. Laserový pulz trval niekolko desatín sekundy a výkon tohto laseru bol okolo 100
wattov. Collins so svojimi spolupracovníkmi pozoroval vedla monochromatickosti
taktiež priestorové sústredenie svetla do úzkeho kužela s vrcholovým uhlom menším
než jeden stupen. Uskutocnil taktiež difrakcný pokus, ktorý preukázal kohorenciu
svetelného paprsku.
Lasery súcasnosti
Od spustenia prvého laseru ubehlo cez 40 rokov. Behom tejto doby sa v 60. rokoch
zacali objavovat dalšie typy laserov, líšiace sa aktívnym prostredím, alebo
konštrukcným usporiadaním. Vznikali taktiež lasery sa dalšími vlnovými dlžkami v
oblasti viditelného, infracerveného, ultrafialového a dokonca i röntgenového žiarenia.
Každý z týchto laserov našiel uplatnenie v inej ludskej cinnosti. Nie každý laser sa hodí
pre každý úcel. Pri zváraní a vrtaní je urcujúci charakteristickou výkon laseru, preto sa
tu uplatnujú impulzné lasery. Zvyšovanie výkonu sa ale nedialo zvyšovaním energie
vyžiarené laserom. Celková vyžiarená energia nemôže byt väcšia než energia prijatá.
Výkon laseru ale taktiež závisí na dialke laserového pulzu, cím bude pulz kratší, tím
väcší bude výkon.
Pokial používame laser k prenosu energie je pre nás najdôležitejší úcinok premeny
energie v laserový paprsok. V tomto ohlade sú na tom najlepšie lasery polovodicové.
Pre lasery pracujúce vo vesmíre potrebujeme nezávislí zdroj energie. Neexistuje
univerzálny laser, ktorý by vyhovel všetkým podmienkam. Laserov je velké množstvo a
každý niecím vyniká a je vhodný k urcitému použitiu. Jednotlivé typy sa taktiež
postupom casu zdokonalovali a vylepšovali sa ich parametre. Najlepšie bude asi lasery
nejako rozdelit a každý typ krátko charakterizovat.
Základné typy laserov
PODLA:
Druhu aktívneho prostredia
· Pevnolátkové
· Kvapalinové
· Plynové
· Lasery využívajúce zväzky nabitích castíc
Spôsobu cerpania energie
· Opticky (výbojkou, iným laserom, slnecným svetlom a rádioaktívním žiarením)
· Elektricky (zrážkami v elektrickom výboji, zväzkom nabitích castíc)
· Chemicky ( fotochemickou disociáciou)
· Termodynamicky (zahrievaním a ochladzovaním plynu)
· Jadrovou energiu ( reaktorom, jadrovým výbuchom)
Vyžarovanej vlnovej dlžky
· Infracervené
· Lasery v oblasti viditelného svetla
· Ultrafialové
· Rotngenové
Použitia
· Výskumné
· Meriace
· Lekárske
· Technologické
· Energetické
· Vojenské.