Úvodní stránka
Konstrukce laserů
Již krátce po sestrojení prvního rubínového laseru začaly vznikat lasery využívající jiná aktivní prostředí a jiné způsoby vybuzení. Proto se můžeme zmínit jen o nepatrném zlomku různých fyzikálních a technických variant.
Metastabilní hladiny
Základní podmínkou vzniku laserového světla je vybuzení co největšího počtu atomů aktivního prostředí a jejich udržení ve vybuzeném stavu (na metastabilních hladinách) dostatečně dlouhou dobu. Co však znamená pojem „dostatečně dlouho“? Z teorie vyplývá, že běžně zůstává atom ve vybuzeném stavu jen po dobu asi 10-8 s. Naproti tomu na metastabilních hladinách sestrvávají atomy zhruba 10-3 s. Obě čísla jsou však tak malá, že si jen stěží dovedeme představit, jak hodně se liší. Názornější bude 100.000.000 krát "roztáhnout" časové intervaly do našich běžných měřítek:
Kdyby v běžném vybuzeném stavu setrval atom 1 s, na metastabilní hladině by zůstal po dobu 100.000 s, neboli téměř 28 hodin!
Neodymový laser
Rubínový laser byl už krátce po svém vynálezu nahrazen vhodnějšími typy pevnolátkových laserů. V současnosti je nejrozšířenější neodymový laser. Jeho základem je krystal Y3Al5O12 s příměsí iontů neodymu Nd3+. Tento laser se označuje Nd:YAG podle zkratky anglického názvu „yttrium aluminum garnet“. Tyto lasery mohou být zdrojem kontinuálního infračerveného záření o výkonu až 1 kW, nebo v pulzním režimu vysílat extrémně krátké a silné záblesky záření. Značně rozšířený je i typ s neodymovým sklem, který může být vyroben prakticky v libovolných rozměrech a může produkovat velmi silné záření. V pulzním režimu je schopen během 10-12 s dosáhnout výkonu až 106 MW! Proto se s ním počítá jako se zdrojem laserového vybuzení termonukleární reakce.
Excimerový laser
Jedná se o plynový pulzní laser, jehož aktivní prostředí je tvořeno zvláštním druhem molekul, tzv. excimerů. Jsou to molekuly, které mohou existovat jen ve vybuzeném stavu, při návratu do základního stavu se rozpadnou na jednotlivé atomy. K vzniku excimerových molekul dochází při srážkách atomů plynů se svazkem elektronů o vysoké energii. Nejtypičtější plynovou náplní těchto laserů jsou kombinace halogenů a vzácných plynů, většina vyzařuje v ultrafialovém pásmu. Příkladem mohou být plynové náplně Ar + F (vlnová délka 193 nm), Kr + F (249 nm) nebo Xe + Cl (308 nm). Název „excimer“ vznikl jako zkratka slov „excited“ a „dimer“, neboli excitovaná molekula.
Laserová dioda
Při průchodu elektrického proudu polovodičovým přechodem PN se může za vhodných podmínek přeměnit část elektrické energie na světlo. Tento jev se běžně využívá u luminiscenčních svítivých diod LED. Přechod PN, opatřený na protilehlých stranách zrcadly (jedno z nich je polopropustné), se může stát i zdrojem laserového světla. Musí však mít velmi přesné rozměry s ohledem na vlnovou délku vyzařovaného světla. Polovodičové laserové diody o výkonu jen několik mW jsou součástí řady běžných zařízení, najdeme je např. v laserovém ukazovátku, laserové tiskárně nebo kopírce, čtečce čárového kódu v obchodě, v přehrávačích disků CD atd.
Následující tabulka uvádí přehled vlnových délek nejpoužívanějších aktivních prostředí. Najdeme v ní zdroje záření infračerveného (IČ, vlnová délka větší než cca 780 nm), viditelného i ultrafialového (UV, vlnová délka menší než cca 380 nm).
| Aktivní prostř.
|
Vlnová délka (nm) |
Poznámka |
| argon - fluor
|
193
|
UV, excimer
|
| krypton - fluor
|
248
|
UV, excimer
|
| xenon - chlor
|
308
|
UV, excimer
|
| helium - kadmium
|
325, 442
|
UV, viditelné
|
| argon
|
488, 514
|
viditelné
|
| rubín
|
694
|
viditelné
|
| Nd:YAG
|
532, 1064
|
viditelné, IČ
|
| helium - neon
|
543, 594, 612, 633, 1150, 3390
|
viditelné, IČ
|
| polovodičové diody
|
630 - 1600
|
viditelné, IČ
|
| erbium
|
1540
|
IČ
|
| oxid uhličitý
|
9600, 10600
|
IČ
|
|