Laserii – Dispozitive pentru amplificarea sau generarea undelor electromagnetice din domeniul optic pe baza efectului de emisiune forţată a sistemelor atomice care permite o concentrare a energiei corespunzătoare unei temperaturi de zeci de mii de grade. Scurt istoric: În anii 1916 şi 1917,Albert Enstein şi-a continuat studiile asupra fizicii luminii arătînd că moleculele energizate corespunzător emit lumină de o singură culoare,monocromatică. În 1951 Charles Townes şi-a propus să producă microunde mai puternice cu ajutorul unui oscillator foarte mic. Lui Townes i-a venit ideea că moleculele de amoniac ar avea dimensiunile corespunzătoare pentru a vibra cu viteza necesară. El a construit primul dispozitiv care amplifica microundele prin emisie stimulată de radiaţie şi numea acest dispozitiv MASER după iniţialele procesului (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation.) Atît Townes cît şi alţi oameni de ştiinţă s-au gîndit că acelaşi principiu putea fi utilizat şi la amplificarea luminii, deşi problemele de ordin tehnic erau mai dificile.
Biroul de brevete a acordat un credit pentru conceperea unui dispozitiv de amplificare a luminii prin emisie stimulată de radiaţie, unui student licenţiat de la Universitatea Columbia,Gordon Gould,care a prezentat proiectul unui LASER pe 11 nov. 1957. În ciuda brevetului primit, se consideră că primul laser utilizabil a fost construit de Theodore Harold Maiman, în mai 1960 (laser cu rubin ).
Laserii sunt dispozitive cuantice de emisie şi amplificare a radiaţiei în regiunile optică şi cea a microundelor ce îşi bazează funcţionarea pe interacţiunea a două sisteme fizice:câmpul electromagnetic dintr-o cavitate rezonantă şi mediul activ situat în aceeaşi cavitate rezonantă, format din atomi, ioni, molecule etc.
Prin excitarea mediului printr-un procedeu oarecare (ciocniri electronice,transfer rezonant de energie, reacţii chimice, câmpuri electrice şi magnetice) în mediul excitat se acumulează o mare cantitate de energie electromagnetică,care în anumite condiţii poate fi eliberată prin emisie stimulată,sub forma radiaţiei laser.
Clasificarea laserilor se poate face după:
· natura mediului activ (solid, lichid, gazos);
· puterea emisă;
· domeniul de lungimi de undă al radiaţiei emise;
· modul de funcţionare(continuă sau în impulsuri);
Laseri cu mediu activ solid
· Laserul cu rubin (
cu impurităţi de Cr
),laser cu trei nivele,emite o radiaţie cu lungimea de undă de 6943A.
cu impurităţi de Cr),laser cu trei nivele,emite o radiaţie cu lungimea de undă de 6943A.· Laserul cu patru nivele ,laserul cu ioni de neodim introduşi ca impurităţi în cristalul de 
.
.· Laserul cu sticlă dopată cu neodim.
Aceşti laseri 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 intensitate de milioane de waţi pe durate de ordinul nanosecundelor.
· Laserii cu semiconductori
La aplicarea unei tensiuni electrice pe o joncţiune p-n, are loc injecţia de purtători în joncţiune,recombinarea electronilor cu golurile făcândus-e cu emisie de fotoni.
Mediile active cele mai folosite pentru laserii cu semiconductori sunt: GaAs, GaAlAs , GaP, InSb.Liniile emise de diferiţii laseri cu semiconductori se întind între 0,3-30 micrometri.
Laserii cu gaz
Funcţie de natura chimică a mediului activ, laserii cu gaz se împart în trei categorii:
1. Laserii atomici au ca mediu activ gaze în stare atomică provenite din substanţe monoatomice sau poliatomice prin disociere (laserul cu heliu-neon, cu oxigen, cu azot). Aceşti laseri emit linii situate în infraroşu şi vizibil.
2. Laserii ionici îşi bazează funcţionarea pe tranziţiile electronice dintre nivelele ionice ale substanţelor ionizate (laserul cu argon ionizat, cu hologeni, cu azot, etc.). Aceşti laseri emit linii în principal în vizibil şi ultraviolet.
3. Laserii moleculari au ca mediu activ un gaz în stare moleculară sau vapori:
Liniile emise de aceşti laseri se găsesc în majoritate în infraroşu dar sunt cunoscute şi în vizibil.
Liniile emise de aceşti laseri se găsesc în majoritate în infraroşu dar sunt cunoscute şi în vizibil.Laserii cu lichid.
Laserii cu lichid cei mai cunoscuţi sunt cei cu chelaţi organici şi cei cu coloranţi.
Mediul activ pentru laserii cu coloranţi este format de o substanţă fluorescentă dizolvată într-un solvent (alcool).
Lărgimea spectrală a radiaţiei emise este de ordinul sutelor de angstromi, putînd fi selectată lungimea de undă dorită, deci laserul este acordabil într-o bandă largă.
Utilizări:
Laserii de diferite tipuri şi-au găsit aplicabilitate în domenii foarte variate,de la parcurile de distracţii la armament.Deoarece laserii produc fascicule de lumină de mare energie,cu lungimi de undă specifice şi care nu devin divergente atât de repede ca razele naturale de lumină, ei pot fi utilizaţi pentru a transfera energia într-un anumit punct, precis determinat.
Principalele domenii ale ingineriei în care se aplică laserul sunt:
· holografia şi interferometria holografică;
· comunicaţiile optice;
· calculatorul şi optica integrată;
· producerea şi diagnosticarea plasmei;
· separarea izotopilor;
· realizarea standardelor de timp şi lungime;
· telemetria şi măsurarea de viteze;
· alinieri şi controlul maşinilor unelte;
· măsurări de profile şi nivele;
· controlul automat al maşinilor;
· încălzirea materialelor fără schimbare de fază;
· topirea şi sudarea metalelor;
· vaporizarea şi depunerea de straturi subţiri;
· fotografia ultrarapidă;
· fabricarea şi testarea componentelor electronice;
Una dintre primele aplicaţii ale laserului a fost tăierea şi sudarea, atât în industrie cât şi în practica medicală (în chirurgie, oncologie, stomatologie, dermatologie, oftalmologie şi endoscopie).
Cei ce se ocupă de industria militară speră să poată utiliza puterea de tăiere şi ardere a laserilor la arme. Iar alţii, în ideea de a crea noi surse energetice ale viitorului, încearcă să conceapă dispozitive cu laser pentru a declanşa reacţia de fuziune a hidrogenului.
Deoarece devin foarte încet divergente, fascicolele laser pot fi folosite pentru determinarea gradului de planeitate a unei suprafeţe.Fermierii au întrebuinţat laserii pentru a se asigura că ogoarele lor sunt plane, ceea ce le permite să le protejeze de eroziune.
De asemenea, laserii fac parte integrantă din actuala revoluţie optică.Aceasta presupune înlocuirea dispozitivelor electronice cu dispozitive fotonice. Dispozitivul fotonic utilizează fotoni în loc de electroni, iar laserii sunt surse excelente de fotoni pentru multe aplicaţii. Deşi principalele dispozitive fotonice aflate în prezent în uz sunt reţele de fibre optice de lungă distanţă, mulţi oameni de ştiinţă prevăd apariţia în curând a computerelor fotonice.
Printre cele mai bizare se află utilizarea unor fascicule laser care se intersectează pentru a determina atomii aflaţi în punctual de încrucişare să stea pe loc. Printre cele mai obişnuite este folosirea interferometriei laser pentru a localiza poziţiile exacte de pe Pământ; de exemplu există posibilitatea ca laserii să detecteze microdeplasările scoarţei terestre care preced cutremurile. Interferometrul poate fi ales ca instrument de detectare a distanţeor mici, de exemplu el poate detecta micile variaţii de grosime ale lentilelor.
Utilizînd o combinaţie de laseri sau radar şi interferometru, vehiculele cosmice se pot autoghida cu mare precizie prin vastele spaţii interplanetare.
Join Us On Telegram @rubyskynews
Apply any time of year for Internships/ Scholarships
