Emisia lumini n sticl

Dac este stimulat cu o radiaie electromagnetic de mare energie , si deci lungime de und

foarte mic ( rad. X sau U.V ) , sticla poate emite lumin cu o lungime de und mai mare ,

plasat deobicei n vizibil fa de iradiaia electromagnetic care a stimulato . Acest fenomen

se numete luminescen.

Cel mai important moment de luminescen pentru sticl este fluorescen . O sticl prezint

fenomenul de fluorescen dac n componena acesteia sunt prezeni aa numii centri de

fluorescen . Acetia sunt atomi , molecule sau ioni care n momentul stimulri cu rad. X sau

U.V sufer schimbri la nivelul nveliurile electronice.

Cuanta de lumin care stimuleaz centrul de fluorescen poate face ca un electron din acest

centru sa salte pe un strat electronic superior dac absoarbe energia acestei cuante . Electronul

ajuns ntr-o stare energetic excitat , este foarte instabil i va ceda imediat surplusul

energetic revenind la nivelul iniial . Energia cedat se poate disipa neradioactiv sub form

de cldur sau radioactiv sub form de lumin cu o lungime de und mai mic dect cea cu

care sa fcut stimularea . Emisia radioactiv de lumin , intervalul de lumin se numete

fluorescen , i intre excitare i emisia de lumin , intervalul de lumin este att de mic nct

practic acestea au loc simultan.

Cnd iradierea nceteaz fluorescen nceteaz si ea . Pentru ca fluorescen s aib loc , n sticl trebuie s existe un numr minim de centre de fluorescen numit concentraie de

stingere. Cei mai importani fluoresceni din sticl sunt: ioni , cu precdere a metalelor

tranziionale a lantanidelor i actinidelor . Culoarea de fluorescen i spectrul de

fluorescen este caracteristic pentru fiecare ion . Cea mai important aplicaie este efectul

laser .

Efectul laser n sticl

Efectul laser nseamn defapt emisia amplificat de lumin prin excitarea radioactiv a

acesteia . Laserul este defapt un dispozitiv optic care emite o lumin monocromatic coerent

unidirecionat i purttoare a unei codii de energie.

Fenomenul laser trebuie s aibe un loc ntr-un mediu transparent care s lase s treac

lumina emis ( gaze , lichide , monocristale , sticl ).

Laseri cu monocristale sau sticle se numesc laseri cu solide .Pentru ca fenomenul laser n

sticl (sau n monocristal ) s se produc , trebuie s existe ioni fluoresceni cu o anumit

structur electronic care s permit realizarea aa numitei inversie a populaiei de electroni .

Prin excitarea cu rad . U.V, n ionul fluorescent vor fi mai muli electroni pe niveluri

energetice superioare dect pe cele pe cel fundamental i mai mult , fiecare centru de

fluorescen va stimula centri apropiai , printr-un efect de avalan . Revenirea electronilor

din stare excitat va genera emisia de lumin coerent la lungimea de und specific ionului

fluorescent , i cu o cantitate de energie ce depinde de concentraia ionilor fluoresceni .

ntruct inversa populaiei de electroni se face prin stimularea luminoas ,acesta se numete

pompaj optic . Din punct de vedere optic cel mai simplu dispozitiv laser cu solid , lucreaz ca

un rezonator optic .

Prima oglind o1 R=100% , ntoarce totul n elementul activ , iar dac o2 este 0% ,laserul

funcioneaz n regim continu , iar daca o2 se modific ntre 0 si 100% laserul funcioneaz

n pulsri . Funcionarea n pulsuri este specific pentru laseri de mare putere.

Dac n continuarea acestui rezonator optic se plaseaz n serie nc unu sau mai muli astfel

de rezonatori ,se obine o amplificare a energiei fascicolului laser.

Lumina fascicolului este format doar din razele paralele cu axa optic , iar acest paralelism

se menine la distan mare .

Cei mai utilizai ioni fluoresceni n sticl sunt ioni trivaleni ai lantanidelor , dintre care cel

mai eficient ionul de Nd3+. Sticlele laser sunt sticle optice ce trebuie s ndeplineasc toate

cerinele acestora .Variaia indicelui de reflexie doar la 10-6. Lipsa impuritilor fr

birefringen i indice de reflaxie neliniar ct mai mic. Din acest punct de vedere cele mai

bune sunt sticlele fosfatice , care permit ncorporarea pn la 2 procente molare , ioni

fluoresceni au indicele neliniar foarte mic i proprieti termomecanice bune. Din punct de

vedere teoretic ,cele mai bune sticle laser ar fi cele de SiO2 , dar n acestea este limitat

cantitatea de ioni fluoresceni care se pot asimila fr clusterizare.

n general sticlele laser se fasoneaz sub form de bare sau plci , iar pentru sticlele fosfatice

topirea se face n creuzete placate cu platin , n condiii puternic oxidante, care s asigure

oxidarea atomilor de platin ,care trec n topitur de la cptueala creuzetului.

De puin timp s-au realizat i sticle laser fasonate sub forme de fibre , i care se utilizeaz n

anumite dispozitive optice speciale numite LIDAR . fibrele laser se realizeaz dup aceia-i

tehnologie ca i fibrele optice .