Elevi : Raduta Mihai-Bogdan Tudor Ionut Petrisor Dinu Iulia Dinita Ana-Maria

Clasa : a XII-a C

Scoala : Colegiul National Mihai Viteazul

Cuprins Principiul de funcionare.

Tipuri de lasere.

Eficiena i puterea laserulu

Msuri de securitate.

Utilizrile laserului.

Principiul de funcionareLaserul este un dispozitiv complex ce utilizeaz unmediu activ laser, ce poate fisolid,lichidsaugazos, i ocavitate opticrezonant. Mediul activ, cu o compoziie i parametri determinai, primete energie din exterior prin ceea ce se numete pompare. Pomparea se poate realiza electric sau optic, folosind o fa de un mediu aflat nechilibru termic, acest mediu pompat ajunge s aib mai muli electroni pe strile de energie superioare, fenomen numitinversie de populaie. Un fascicul de lumin care trece prin acest mediu activat va fi amplificat prin dezexcitarea stimulat a atomilor, proces n care un foton care interacioneaz cu un atom excitat determin emisia unui nou foton, de aceeai direcie, lungime de und, faz i stare de polarizare. Astfel este posibil ca pornind de la un singur foton, generat prin emisie spontan, s se obin un fascicul cu un numr imens de fotoni, toi avnd aceleai caracteristici cu fotonul iniial. Acest fapt determin caracteristica de coeren a fasciculelor laser.

Tipuri de lasereLaserul cu microundeLaserul opticLaserul cu rubineLaserii cu lichidLaserul cu raze X

Laserul cu microundeAcest laser a fost inventat de Townes i Shawlow in 1954.Raza de amoniac trece printr-un concentrator electrostatic pentru a separa moleculele aflate pe nivele energetice superioare.Nu este o coincidenta ca efectul laser a fost aplicat pentru prima oara n regiunea microundelor . Din acest motiv inversia populaiilor sunt obinute uor cu o energie mica. Prima inversie a populaiilor a fost obinut n molecula de amoniac (NH3). Inversia populaiilor n moleculele de amoniac se obine prin separarea fizica a particulelor aflate pe nivele energetice superioare de cele aflate pe nivele energetice inferioare.

Laserul optic

Primul laser optic, construit de Maiman n 1960, era un laser cu pulsaie, din motive de disipare a caldurii i a necesitii unei energii mari de pompare.

Nelson si Boyle au creat in 1962 primul laser continuu cu rubin, nlocuind sursa (o lampa-blit) cu o lampa cu arc.

La putin timp dupa ce a fost anuntat prima reusita a laserului optic, alte laboratoare de cercetare au nceput i ele, cu succes, s fac experimente cu lasere optice care n loc de Cr aveau alte metale rare ca Nd, Pr, Tm, Ho, Er, Yb, Gd si chiar U, iar n locul cristalului de corindon s-a ncercat folosirea unei combinaii de Ytriu-Aluminiu-Garnet, CaF2, sau sticla (care era i mai usor de fabricat). Aceste lasere i-au gasit, odata cu mbunatairea metodelor de fabricaie, i aplicai practice.

Laserul cu rubine

Laserul cu rubin este alcatuit, n principal, dintr-un cristal cilindric de rubin, doua oglinzi paralele, argintate sau aurite i un tub de descarcare, n forma de spirala, umplut cu un gaz nobil i conectat la un condensator de mare capacitate . Dupa cum se stie, rubinul este un oxid de aluminiu care conine mici cantiti de ioni de crom. Cilindrul de rubin utilizat are lungimea de civa centimetri i diametrul de ctiva milimetri.

Cele doua oglinzi plane i paralele, lefuite cu mare grij, sunt argintate sau aurite n asa fel ncat una dintre ele este complet opac, iar cealalt parial transparent, ca s poat permite razelor laser s prseasc instalaia. Ele sunt aezate la capetele cilindrului de rubin, uneori se metalizeaza chiar capetele cilindrului. Tubul de descrcare, n form de spiral, umplut cu neon, xenon sau amestecuri de neon i cripton este conectat la un condensator i funcioneaz asemenea blitz-urilor de la aparatele fotografice.

Tubul de descrcare emite ntr-un timp foarte scurt, de ordinul miimilor de secunda, o lumina obinuit, dar intens, care provoac inversiunea populatiilor n cristalul de rubin. n desfurarea acestui proces o importan deosebit l au impuritile de crom nglobate n cristalul de rubin. Ionii de crom au trei nivele energetice pe care le vom reprezenta simplificat . n stare normal, ionii de crom au energia E1 corespunztoare nivelului inferior.

Laserii cu lichidLaserii cu lichid cei mai cunoscui sunt cei cu chelai organici i cei cu colorani.

Mediul activ pentru laserii cu colorani este format de o substan fluorescent dizolvat ntr-un solvent (alcool). Lrgimea spectral a radiaiei emise este de ordinul sutelor de angstromi, putnd fi selectat lungimea de und dorit, deci laserul este acordabil ntr-o band larg.

Laserul cu raze X

Cilindrul de plasma (rosu) este creat de impactul unui laser cu pulsaie de mare putere (albastru).Nu sunt folosite oglinzi, n schimb emisiile spontane sunt amplificate i raza este trimis n ambele sensuri.A fost creat pentru prima oara de cercetatorii Matthews i Rosen la Lawrence Livermore National Laboratory, n 1985.inta este dintr-o foi subire de seleniu sau un alt element cu numr atomic mare, dispusa pe un substrat de vinil pentru a-i da rigiditate. Aceast int este iradiat din ambele parti de lasere cu pulsaie de mare putere al crei focar are o lungime de cteva sute de ori mai mare dect latimea. Cnd raza lovete foia, aceasta explodeaz, producnd o plasm format din ioni de seleniu ce au cu 24 de electroni mai puin.n prezent eficiena acestor lasere este foarte scazut datorit necesitaii unei puteri i frecvene mari a laserului-surs. O eficien mai mare s-ar putea obine printr-o rcire rapid, ceea ce duce la trei re-pompri a plasmei puternic ionizate. nsa un hibrid ntre rcirea la contact i expansiunea adiabatic pare sa fie cel mai promittor.

Eficiena i puterea laserului

TipulLungimea de unda (mm)EficientaPuteri existente (W)PulsatieContinueCO210.60.01-0.02 (pulsed)>21013>105CO50.4>109>100Holmium2.060.03(lamp) 0.1(diode)>10730Iodine1.3150.003>1012-Nd-glass, YAG1.060.001-0.06(lamp) >0.1(diode)~1014 (10beams)1-103*Color center1-410-3>1061*Vibronic (Ti Safir)0.7-0.9>0.1 hp1061-5Rubin0.69430.1hp1061-5N20.33710.001-0.05105-106-*Dye0.3-1.110-3>106140KrF0.260.08>109500Xenon0.1750.02>108-

Msuri de securitate.Pentru protecia muncii, cei care folosesc laseri trebuie s tie ntotdeauna cu ce tip de laser au de a face. Din punctul de vedere al pericolului pe care l reprezint fasciculul laser asupra omului (n principalretinaipielea), laserii snt clasificai n patru clase.

n prezent clasificarea laserilor nu se face la fel n toate rile, dar se fac pregtiri pentru ca aceste clase s fie definite la fel la nivel internaional. Lucrul cu laseri periculoi impune folosirea de ochelari de protecie, care absorb radiaia luminoas la lungimea de und a laserului folosit i permit vederea n celelalte regiuni ale spectrului.

Clasa I este specific echipamentelor industriale care au zona de acionare a fascicolului laser acoperit n totalitate, deci nu exist posibilitatea apariiei unor reflexii nedorite. Aceast clas de laseri este cea mai sigur i nu necesit din partea operatorilor umani care deservesc echipamentul laser s poarte echipament de protecie optic (ochelari speciali sau masc).

Clasa II

Clasa IIIa

Clasa IIIb

Clasa IV - sunt laseri care nu sunt prevzui cu nici o form de protecie optic, fiind echipamente care pot fi uor adaptate oricrui tip de prelucrri industriale. Identificarea unor astfel de echipamente laser se poate reliza privind eticheta lipit pe camera rezonant pe care este inscripionat cuvntul OEM, alturi de care se regsete cuvntul CLASS IV.

Utilizrile laseruluiMetrologieHolografieGeologie,seismologieifizica atmosfereiSpectroscopieFotochimieFuziune nuclearMicroscopieAplicaii militareMedicin: bisturiu cu laser, nlturarea tatuajelor, stomatologie, oftalmologie, acupuncturIndustrieicomer: prelucrri de metale si materiale textile, cititoare de coduri de bare, imprimareAplicatii industriale:sudarea cu laser,tierea cu laser,gravarea cu laser,marcare cu laser,crestarea cu laser,sinterizarea selectiv cu laser,sinterizarea prin scnteie cu laser.Comunicaiiprinfibr opticnregistrarea i redareaCD-urilor iDVD-urilor

Bibliografiehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Laser

laserfest.awardspace.info

laserul.idilis.ro

galileo.phys.virginia.edu

upx.ro

wix.com