Laserra erradiazio estimulatuaren anplifikazio eta beharrezko feedbackaren bidez argi-izpi kolimatuak, monokromatikoak eta koherenteak sortzeko prozesuari eta tresnari egiten dio erreferentzia. Funtsean, laser sorkuntzak hiru elementu behar ditu: "erresonadore" bat, "irabazi-euskarri" bat eta "ponpaketa-iturri" bat.
A. Printzipioa
Atomo baten mugimendu-egoera energia-maila desberdinetan bana daiteke, eta atomoak energia-maila altu batetik energia-maila baxu batera igarotzen denean, dagokion energiako fotoiak askatzen ditu (erradiazio espontaneoa deritzona). Era berean, fotoi bat energia-mailako sistema batean sartzen denean eta honek xurgatzen duenean, atomoa energia-maila baxu batetik energia-maila altu batera igarotzea eragingo du (xurgapen kitzikatua deritzona); orduan, energia-maila altuagoetara igarotzen diren atomo batzuk energia-maila baxuagoetara igaroko dira eta fotoiak igorriko dituzte (erradiazio estimulatua deritzona). Mugimendu hauek ez dira isolatuta gertatzen, askotan paraleloan baizik. Baldintza bat sortzen dugunean, hala nola, erresonadore egokia edo kanpoko eremu elektriko nahikoa erabiliz, erradiazio estimulatua anplifikatu egiten da, xurgapen estimulatua baino gehiago izan dadin, oro har, fotoiak igorriko dira, laser-argia sortuz.
B. Sailkapena
Laserra sortzen duen medioaren arabera, laserra laser likido, gas laser eta laser solidoetan bana daiteke. Orain, erdieroale laser ohikoena egoera solidoko laser mota bat da.
C. Konposizioa
Laser gehienak hiru zatiz osatuta daude: kitzikapen sistema, laser materiala eta erresonadore optikoa. Kitzikapen sistemak argia, energia elektrikoa edo kimikoa sortzen duten gailuak dira. Gaur egun, erabiltzen diren pizgarri nagusiak argia, elektrizitatea edo erreakzio kimikoa dira. Laser substantziak laser argia sor dezaketen substantziak dira, hala nola errubiak, berilio beira, neon gasa, erdieroaleak, koloratzaile organikoak, etab. Erresonantzia optikoaren kontrolaren eginkizuna irteerako laserraren distira hobetzea, laserraren uhin-luzera eta norabidea doitzea eta hautatzea da.
D. Aplikazioa
Laserra asko erabiltzen da, batez ere zuntz optikozko komunikazioa, laser bidezko distantzia, laser ebaketa, laser armak, laser diskoa eta abar.
E. Historia
1958an, Xiaoluo eta Townes zientzialari estatubatuarrek fenomeno magiko bat aurkitu zuten: barneko bonbillak igortzen duen argia lur arraroetako kristal batean jartzen dutenean, kristalaren molekulek argi distiratsua eta beti batera indartsua igortzen dute. Fenomeno honen arabera, "laser printzipioa" proposatu zuten, hau da, substantzia bere molekulen oszilazio-maiztasun naturalaren energia berarekin kitzikatzen denean, dibergentea ez den argi indartsu hori sortuko du - laserra. Horretarako artikulu garrantzitsuak aurkitu zituzten.
Sciolo eta Townesen ikerketaren emaitzak argitaratu ondoren, hainbat herrialdetako zientzialariek hainbat eskema esperimental proposatu zituzten, baina ez zuten arrakastarik izan. 1960ko maiatzaren 15ean, Maymanek, Kaliforniako Hughes Laborategiko zientzialari batek, 0,6943 mikra-ko uhin-luzera zuen laser bat lortu zuela iragarri zuen, hau da, gizakiek lortutako lehen laserra, eta horrela Mayman munduko lehen zientzialaria bihurtu zen laserrak arlo praktikoan sartzen.
1960ko uztailaren 7an, Maymanek munduko lehen laserra jaio zela iragarri zuen. Maymanen eskema intentsitate handiko flash hodi bat erabiltzea da, errubi kristal bateko kromo atomoak estimulatzeko, horrela argi gorri zutabe mehe oso kontzentratu bat sortuz, puntu jakin batean jaurtitzen denean, eguzkiaren gainazala baino tenperatura altuagoa lor dezakeena.
H.Γ Basov zientzialari sobietarrak asmatu zuen erdieroale laserra 1960an. Erdieroale laserren egitura normalean P geruzaz, N geruzaz eta geruza aktiboz osatuta dago, heterojuntura bikoitza eratuz. Bere ezaugarriak hauek dira: tamaina txikia, akoplamendu-eraginkortasun handia, erantzun-abiadura azkarra, uhin-luzera eta tamaina zuntz optikoaren tamainarekin bat datoz, zuzenean modulatu daiteke, koherentzia ona.
Sei, laserren aplikazio-norabide nagusietako batzuk
F. Laser bidezko komunikazioa
Gaur egun oso ohikoa da argia erabiltzea informazioa transmititzeko. Adibidez, itsasontziek argiak erabiltzen dituzte komunikatzeko, eta semaforoek gorria, horia eta berdea. Baina argi arrunta erabiliz informazioa transmititzeko modu horiek guztiak distantzia laburretara baino ezin dira mugatu. Argiaren bidez informazioa zuzenean leku urrunetara transmititu nahi baduzu, ezin duzu argi arrunta erabili, laserrak bakarrik baizik.
Beraz, nola helarazten da laserra? Badakigu elektrizitatea kobrezko kableetatik eraman daitekeela, baina argia ezin dela metalezko kable arruntetatik eraman. Horretarako, zientzialariek argia transmititu dezakeen harizpi bat garatu dute, zuntz optiko izenekoa. Zuntz optikoa beirazko material bereziekin egina dago, diametroa giza ile bat baino meheagoa da, normalean 50 eta 150 mikra artekoa, eta oso biguna da.
Izan ere, zuntzaren barne-nukleoa errefrakzio-indize handiko beira optiko gardena da, eta kanpoko estaldura errefrakzio-indize baxuko beira edo plastikoz egina dago. Egitura horrek, alde batetik, argia barne-nukleoan zehar errefraktatzea eragin dezake, ur-hodian aurrera doan ura bezala, elektrizitatea harian aurrera transmitituz, milaka bira eta buelta eraginik izan gabe ere. Bestetik, errefrakzio-indize baxuko estaldurak argia kanpora ateratzea eragotzi dezake, ur-hodia ez den iragazten eta hariaren isolamendu-geruzak ez duen elektrizitatea eroaten bezala.
Zuntz optikoaren agerpenak argia transmititzeko modua konpontzen du, baina horrek ez du esan nahi edozein argi oso urrun transmititu daitekeenik. Distira handia, kolore purua eta laser norabide onekoa da informazioa transmititzeko argi-iturririk aproposena, zuntzaren mutur batetik sartzen da, ia galerarik gabe eta beste muturretik irteten da. Beraz, komunikazio optikoa funtsean laser bidezko komunikazioa da, eta abantaila hauek ditu: edukiera handia, kalitate handia, materialen iturri zabala, konfidentzialtasun handia, iraunkortasuna, etab., eta zientzialariek komunikazioaren arloko iraultza gisa txalotu dute, eta iraultza teknologikoaren lorpen distiratsuenetako bat da.
Argitaratze data: 2023ko ekainaren 29a