Lasersko označevanje (1. del)

Laser

Redki so dnevi, ko posameznik ni izpostavljen neki obliki laserske tehnologije. To srečamo v trgovinah na maloprodajnih mestih v čitalnikih črtne kode, v optičnih vlaknih za telekomunikacije, v raznih merilcih razdalj, v zdravstvu pri operacijah, v računalniških miškah, v CD/DVD predvajalnikih, v vojski. 

Vse se je začelo pred več kot stotimi leti z Albertom Enisteinom, ki je v svojem delu postavil nujen pogoj za stimulirano emisijo. LASER je sicer akronim za "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (ojačevanje svetlobe s spodbujanim sevanjem valovanja). Šele desetletja kasneje pa je prišlo do razvoja prvega laserja.

Osnovni princip delovanja

Laserski žarek je pravzaprav sevanje, podobno svetlobi, ki jo oddaja žarnica. Obstajajo pa tri velike razlike. 

1. Žarnica oddaja več valovnih dolžin, medtem ko laserski žarek oddaja le eno, kar pomeni, da je sevanje monokromatsko (enobarvno).

2. Žarnica seva v vse smeri, za razliko od laserskega žarka, ki seva le v eno smer.

3. Laserski žarek je koherenten (ubran) - nihanje delcev s konstantnimi faznimi razlikami.

Kako to dosežemo?

Laser sestoji iz treh osnovnih gradnikov in sicer sredice oziroma medija (kristali, plini, tekočine, polprevodniške diode), napajalne naprave (izvor močne svetlobe - bliskavica) in resonatorja, ki skrbi za ustvarjanje stoječega elektromagnetnega valovanja in natačne usmeritve laserskega curka. Omenjeni gradniki ustvarjajo pogoje, ki so nujno potrebni za razvoj inverzne populacije atomov. Inverzna populacija pomeni stanje, kjer je večji delež atomov v višjem energijskem stanju kot v nižjem. Tako stanje je v naravi neobičajno, ker atomi težijo k osnovnemu stanju. V osnovnem stanju so elektroni v najnižjih orbitalah, ki so energijsko tudi najbolj ugodne. Če takemu atomu dovedemo energijo, v našem primeru svetlobo, jih za kratek čas vzbudimo. V takih atomih elektroni preidejo v energijsko manj ugodno, višjo orbitalo in pravimo, da so v vzbujenem stanju. Tako stanje ni stabilno, zato se elektroni hitro vrnejo na nižje orbitale, pri tem pa oddajo energijo v obliki fotonov. Ta foton nato zadane drug vzbujen atom, ga vrne v osnovno stanje, pri čemer dobimo dodatni foton. S tem pravzaprav sprožimo fotonski plaz. Resonator ima na vsaki stani ogledalo, kjer je eno delno prepustno. Skozni njega dobimo koherentni monokromatski žarek.

Proces opisan še v slikah:

V nadaljevanju

Osnovni princip delovanja laserja nam da vpogled v pogoje, ki morajo biti izpolnjeni, da pridobimo lasersko svetlobo/žarek. V naslednjem poglavju bomo razdelali različne tipe laserjev - tudi glede na vrsto medija.

Ekipa LEOSS