Lasery

Czym jest laser?

Laser to skrót od Light Amplification by Simulated Emission of Radiaton. Jest to generator światła, wykorzystujący zjawisko emisji wymuszonej.

Właściwości otrzymanego światła:
- bardzo mała szerokość linii emisyjnej (czyli bardzo duża moc emisji),
- spolaryzowanie wiązki światła,
- spójność wiązki w czasie i przestrzeni,
- monochromatyczność,
- niska rozbieżność.

Jak działa laser?

Światło wpada do cylindrycznego wnętrza lasera (ośrodka czynnego), wypełnionego gazem lub kryształem.
Światło zostaje przechwycone przez dwa zwierciadła we wnętrzu cylindra.
Odbijając się od nich, przekazuje swoją energię wypełniającej cylinder substancji.
Atomy tej substancji pochłaniają (absorbują) fotony światła.
Każde zderzenie atomu z fotonem wyzwala energię w postaci światła lasera. Takie światło ma jednakową częstotliwość fali, dlatego nazywamy je światłem spójnym.

Rodzaje laserów

Podział laserów w zależności od ośrodka czynnego
W nawiasach podano długości fal emitowanego światła.

Lasery gazowe:
- He-Ne helowo-neonowy (543 nm lub 633 nm)
- Ar argonowy (jonowy) (458 nm, 488 nm lub 514,5 nm)
- na dwutlenku węgla
- na tlenku węgla

Lasery na ciele stałym
- rubinowy (643 nm)
- neodymowy na szkle
- neodymowy na YAG-u
- erbowy na YAG-u (1645 nm)
- tulowy na YAG-u (2015 nm)
- holmowy na YAG-u (2090 nm)
- tytanowy na szafirze

Lasery na cieczy
- barwnikowe - ośrodkiem czynnym są barwniki rozpuszczone w nieaktywnym ośrodku przezroczystym np. rodamina

Lasery półprzewodnikowe
- złączowe
+ na materiale objętościowym
+ na studniach kwantowych
+ na kropkach kwantowych
- bezzłączowe
+ kwantowy laser kaskadowy

Podział laserów w zależności od zastosowań

Specjalne lasery gazowe wytwarzające ultrafiolet o możliwie jak najmniejszej długości fali używane do produkcji półprzewodnikowych układów scalonych:
- F_2 (157 nm)
- ArF (193 nm)
- KrCl (222 nm)
- XeCl (308 nm)
- XeF (351 nm)

Lasery używane w stomatologii i dermatologii w tym do usuwania tatuaży, znamion oraz włosów:
- rubinowy (694 nm)
- Aleksandrite (755 nm)
- pulsacyjna matryca diodowa (810 nm)
- Nd:YAG (1064)
- Ho:YAG (2090 nm)
- Er:YAG (2940 nm)

Półprzewodnikowe diody laserowe:
- małej mocy - używane we wskaźnikach laserowych, drukarkach laserowych, CD/DVD
- dużej mocy - używane w przemyśle do cięcia i spawania, występują o mocach do 10kW

Budowa lasera

Laser składa się z trzech części:
- ośrodka laserowego, który ma zdolność do wstępowania większej liczby atomów w stan wzbudzenia;
- źródła energii przekazującego energię do ośrodka, co zwiększa liczbę elektronów na poziomie metastabilnym;
- komory rezonansu utworzonej przez szereg luster odbijających wiązkę promieniowania.

Pozostałe części lasera to soczewki i przesłony.

Lasery dzielimy według rodzaju ośrodka:
- ciała stałego (krystaliczne),
- gazowe,
- barwnikowe,
- półprzewodnikowe.

Pierwszy laser zbudowano w 1960 roku.

Zastosowanie laserów

Poligrafia
Lasery znalazły zastosowanie w nowoczesnej poligrafii:
- Computer-to-Film CtF, czyli w naświetlarkach filmów poligraficznych
- Computer-to-Plate CtP w naświetlarkach offsetowych form drukowych
- Computer-to-Press CtPress, czyli w naświetlarkach zintegrowanych z maszyną drukarską
- Computer-to-Print CtPrint, czyli w jednym z typów druku cyfrowego, tj. w technologii analogicznej do używanych w cyfrowych kserokopiarkach

Znakowanie produktów
Lasery znalazły również zastosowanie przy znakowaniu produktów. Używa się ich przy liniach produkcyjnych posiadających bardzo wysokie wydajności oraz gdy chcemy uzyskać ładny i estetyczny nadruk.

Nadruki można wykonywać na:
- etykietach produktów poprzez usuwanie warstwy farby
- butelkach PET poprzez trwałe naniesienie znaków
- elementach metalowych oraz innych

Laserowe cięcie metali
Cięcie laserowe stanowi nowoczesną metodę obróbki o podobnych parametrach wymiarowych jak klasyczna obróbka mechaniczna. Podstawowa różnica tkwi w stosowanym czynniku tnącym, który w przypadku cięcia laserowego stanowi gorący promień lasera oraz gaz techniczny o dużej czystości. W zależności od stosowanego urządzenia (przede wszystkim jego mocy) cięcie przeprowadza się na trzy sposoby: metodą spalania, stapiania lub sublimacji.