Lasery a jejich využití

Slovo laser [lejzr] pochází z angličtiny. Je složené z počátečních písmen dlouhého anglického názvu popisujícího jeho funkci: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, což by se dalo přeložit jako zesílení světla pomocí vynucené (stimulované) emise záření. České pojmenování laseru je kvantový generátor světla, což se nepoužívá, protože laser je kratší. Z názvu je zřejmé, že laser vydává světlo. Čím se ale liší světlo laseru od světla například takové žárovky? Laserové světlo je monochromatické (jednobarevné) koherentní (uspořádané) a má malou divergenci (rozbíhavost). Rozdíl je názorně vidět na příkladu. Pokud “posvítíme” laserem na měsíc, bude mít osvětlená plocha průměr několik kilometrů. Zdá se vám to hodně? Tak zkuste svítit žárovkou na měsíc. Z definice vyplývá, že laser je zařízení, které přeměňuje dodávanou energii na laserové světlo. Energii můžeme dodávat různým způsobem, například opticky (světlem výbojky), chemicky, elektricky atd. Vzhled samotných laserů je velmi různorodý. Záleží hlavně na druhu laseru, na jeho konstrukci a v neposlední řadě na jeho použití.

V roce 1954 se podařilo sestrojit první kvantový generátor. Odtud je již jen krůček vedoucí k laserům.Od spuštění prvního laseru uběhlo téměř čtyřicet let. Během té doby se, zejména v šedesátých letech, začaly objevovat další typy laserů, lišící se aktivním prostředím, nebo konstrukčním uspořádáním. Vznikaly také lasery s dalšími vlnovými délkami v oblasti viditelného , infračerveného, ultrafialového a dokonce i rentgenového záření. Každý z těchto laserů našel uplatnění v jiné oblasti lidské činnosti. Ne každý laser se hodí pro každý účel.
Při sváření a vrtání je určující charakteristikou výkon laseru, proto se zde uplatňují impulsní lasery. Zvyšování výkonu se ale nedělo zvyšováním energie vyzářené laserem. Celková vyzářená energie nemůže být větší než energie přijatá. Výkon laseru ale také závisí na délce laserového pulsu, čím bude puls kratší, tím větší bude výkon. Zkracování délky pulsu vedlo až k několika nanosekundám. Takovým pulsům říkáme gigantické nebo obří a získáváme výkony slušné elektrárny.
Při přenosu informací se naopak používají lasery pracující v nepřetržitém režimu. Atmosféra ale laserový paprsek silně oslabuje, proto je vhodné použít lasery pracující v oblasti takzvaných atmosférických oken, pro která je atmosféra velmi průzračná. Většina laserů pracuje na jedné určité frekvenci, kterou není možné měnit. Pokud chceme používat více frekvencí, použijeme lasery přeladitelné.

Pokud používáme laser k přenosu energie je pro nás nejdůležitější účinnost přeměny energie v laserový paprsek. V tomto ohledu jsou na tom nejlépe lasery polovodičové. Pro lasery pracující ve vesmíru potřebujeme nezávislý zdroj energie. Neexistuje univerzální laser, který by vyhověl všem podmínkám.

Laserů je velké množství a každý něčím vyniká a je vhodný k určitému použití. Jednotlivé typy se také postupem času zdokonalovaly a vylepšovaly se jejich parametry. Nejlepší bude si lasery nějak rozdělit a každý typ krátce charakterizovat.
Základní typy laserů
Lasery lze rozdělit podle různých kritérií. Podle povahy aktivního prostředí rozlišujeme lasery
• pevnolátkové
• kapalinové
• plynové
• lasery využívající svazky nabitých č• ástic.
Podle způsobu čerpání energie lze lasery rozdělit na lasery čerpané
• opticky (výbojkou, jiným laserem, sluneč• ním světlem a radioaktivním zářením)
• elektricky (srážkami v elektrickém výboji, svazkem nabitých č• ástic, injektáží elektronů, interakcí elektromagnetického pole se shluky nabitých č• ástic)
• chemicky (energií chemické vazby, fotochemickou disociací, výměnou energie mezi molekulami a atomy)
• termodynamicky (zahřáním a ochlazením plynu)
• jadernou energií (reaktorem, jaderným výbuchem)
Z hlediska režimu práce mohou lasery pracovat kontinuálně (spojitě, nepřetržitě) nebo impulsně.
Lasery můžeme dělit také podle vyzařované vlnové délky na
• infračervené
• lasery v oblasti viditelného světla
• ultrafialové
• rentgenové
Konečně můžeme lasery dělit podle použití na lasery
• výzkumné
• měřící
• lékařské
• technologické
• energetické
• vojenské

První laser sestrojil roku 1960 vědec Theodore Maiman. Laserový svazek vytvořil tak, že do speciální tyče z umělého rubínu vysílal záblesky obyčejného světla.Dnešní lasery pracují s rubínem,ale i s mnohými dalšími materiály.Plynové lasery využívají například plyn Argon,který produkuje nízkoenergetický svazek paprsků., ideálně vhodný pro přesné a choulostivé chirurgické operace.Naproti tomu výkonné lasery z pevných látek produkují svazek pomocí tyčí krystalů,jakým je například Smaragd.

Využití laserů
Lasery se používají v průmyslu na vrtání oceli,na přenosnou a rychlou výrobu mikročipů.
Stavební inženýři pomocí nich mosty a mrakodrapy s milimetrovou přesností.V telefonní síti využívají na jasný a rychlý přenos hovorů optickými vlákny,lékaři je využívají při léčení rakoviny a choulostivých očních operacích.

Hologramy
Hologram je fotografie vytvořená s pomocí laserového světla,Vidíme na ní trojrozměrný obraz předmětu tak jak je tomu v reálné skutečnosti.Hologramy vznikají rozdělením laserového svazku na dva.
Jeden svazek tzv. referenční směřuje přímo na fotografický film,druhý dopadá nejprve na hologramový předmět a tím si poruší uspořádanou strukturu světelných vln.Film zachytí způsob,kterým je nanesený předmětový svazek rozhází neporušený referenční svazek a vytvoří tak trojrozměrný obraz předmětu.