Viac ako 16 rokov riešime projekty priemyslového značenia.

História vývoja laseru

Laser je skratka pre Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Svetelné vlny sú totiž zosilňované v procese stimulácie atómov alebo molekúl, ktoré majú prebytočnú energiu, ktorú môže vyslať v podobe fotónov rovnakej frekvencie a fáze ako má svetelná vlna.

Na druhej strane Maser, značiaci Microwave Amplification by Stimulated Emission od Radiation, bol prvým zariadením tohto druhu a je iba umelo oddeľovaný od laseru, pretože jeho princíp je rovnaký. Elektromagnetické vlny dlhšie než 1 mm sa nazývajú mikrovlny, zatiaľ čo vlny 13krát kratšie než vlnová dĺžka 1 –žiarenia, nazývané „gasers". Základné princípy pre fungovanie stimulovaného zosilňovania sú v podstate rovnaké v celom rozsahu elektromagnetického spektra, avšak lasery, poskytujú infračervené žiarenie, viditeľné svetlo a ultrafialové žiarenie, sú doteraz najviac používané a najlepšie známe. Síce slovo Laser vzniklo z prvých slov Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, napriek tomu zdomácnelo a často sa skrýva niečo tajomného za svojím názvom LASER: Ide tu o zdroj žiarenia, dokonale ovládateľný a vyznačujúci sa niekoľkými výraznými vlastnosťami. Pokúsime sa Vám toto tajomno málinko priblížiť popisom laserovej technológie používajúcej sa k značeniu produktov a to ako na týchto stránkach, tak aj v popisoch jednotlivých technológii.
Nie je pravda že lasery sú novou technológiou, ale je pravda, že sú oborom budúcnosti. Nie je tiež pravda, že k nám prenikol laser až v posledných rokoch. Laserové diódy napríklad bolo možné vyrábať v Československu už v roku 1981 samozrejme pod jedinou značkou na trhu Tesla.


Patent na LASER a Československo v roku 1962

Kto vlastní patent? Sú to borci Charles Hard Townes a Arthur Leonard Schawlow (Schawlow je najznámejší pre svoju prácu s lasermi, za ktorú v roku 1981 získal spolu s Nicolaasom Bloembergenom a Kaiem Siegbahnom Nobelovu cenu za fyziku), ktorí ho predali Bell Telephone (business bol veľmi úspešný, pretože až do 80. rokov minulého storočia inkasovala Bell Telephone poplatky za licencie). Sú aj články, kde sa uvádza, že dodatočne udelili patent aj americkému fyzikovi Gordonu Gouldovi, preukázal totiž, že mal nejaké poznámky v bloku, kde uviedol princíp laseru ako prvý. (Amerika, zem neobmedzených možností...). Tento podivín ale mal značnú smolu v živote a teda sa nepresadil, zabránilo mu v tom aj ministerstvo obrany USA, keď vojakom ponúkol svoj vynález (ponechalo si ho pre seba a svoje využitie a tak zanikli myšlienky vedca). V Československu sa lasery objavili už roku 1962. A sme tiež prví zo socialistických zemí, kto má laser (mimo Sovietsky zväz, tam bol skôr). Históriu nezmeníme.

ilearning 1

17. storočie a Česi popisujú podstatu dúhy

Tak teda od začiatku niekoľko faktov. O svetelné lúče sa zaujímali už starí Gréci, ale znalosť nestačila na popis svetelných dejov. Už v roku 1648 Čech Jan Marek Marků (inak zvaný ako Marcus Marci) prvýkrát popísal rozptyl svetla, lenže dejiny sú už také, že neprávom sa tento objav prisudzuje Newtonovi. Jan Marek Marků prvýkrát popísal podstatu dúhy a teda zloženie svetla. Sir Isaac Newton niečo veľmi podobného spravil až v roku 1672, teda o 24 rokov neskôr. Súčasník Newtona Christian Huyghes podstatu svetla videl vo vlnení, nakoniec ešte pomohol Thomas Young so svojimi teóriami o interferencii.

Do r. 1930 už Einstein vyslovuje teórie

Matematicky všetko vysvetlil až James Clerk Maxwell (školáci poznajú Maxwellové rovnice, ktoré nemajú v obľube). Ten preukázal spojitosť medzi elektromagnetickým poľom hmoty, teda javy ako elektromagnetické a silové pôsobenie. A tu vzniká myšlienka o svetle ako elektromagnetickom vlnené. Nasleduje teória Maxe Plancka v roku 1910, vykladajúca svetlo ako malé častice energie „kvanta“, základ kvantovej fyziky. Od kvánt sa dostávame k samotnej podstate molekúl, k atómom a iónom. Tu je teória, že vnútorná energia atómov a iónov sa nemôže meniť spojito, ale v určitých kvantách. Častice tak menia svoje energetické stavy. Existenciu vynútenej emisie, teda jav, kedy dochádza k činnosti kvantových generátorov, akými sú laser predpovedá už Albert Einstein v roku 1916 (princíp indukovanej emisie). Odbočme a zastavme sa nad otázkou, či je rýchlosť svetla konečná? Lenže ak je to možné, aby sa rýchlosť šírenia sveta neskladala z rýchlosti zdroja, ktorý sa tiež pohybuje ? Albert Einstein nachádza riešenie a v roku 1905 vytvára špeciálnu teóriu relativity. Vzdialenosti a časové úseky v nej závisia na pohybu telies a na voľbe súradnicového systému. Prvýkrát v histórii prestáva byť priestor a čas absolútny a oddelený od pohybujúcich sa telies. Albert Einstein ide však ešte Ďalej. V roku 1916 zverejňuje obecnú relativitu, geometrickú teóriu gravitácie. Ta sa už neobmedzuje len na inercialne súradnicové sústavy a priestor a čas v nej vytvárajú samé telesá. Každé teleso svojou prítomnosťou zakrivuje čas a priestor okolo seba a v tomto pokrivenom svete sa pohybujú telesá po najrovnejších možných dráhach, tzv. geodetikach. Pojem sily ako mávnutím prútika mizne, nahradzuje ho zakrivený časopriestor. Časopriestor naviac existuje len v prítomnosti telies, ktoré ho samé vytvárajú. Bez nich by pojem času a priestoru nemal zmysel. Prázdnoty sa už nemusíme báť, pretože priestor bez telies neexistuje. Časopriestor si predstavíme ako plochú sieťku na pomaranče, ktorú získame v každom obchode s balenými pomarančmi. Pokiaľ ju roztiahneme a jeden roh začneme rozťahovať viac, tak sa tvar jednotlivých očiek mení a tiež tvar sieťky sa jedným smerom rozťahuje a jedným zmenšuje. Takto sa mení aj časopriestor okolo nás, ale to sme už úplne inde od laserov.
Princíp indukovanej emisie – pričom u laserov je potrebné vynútené vyžarovanie, to skúšali vytvoriť v roku 1928 až 1930 Rudolf Ladenburg a Hans Kopfermann. Prvý laser bol vyrobený v roku 1960. Avšak základné myšlienky, z ktorých masery a lasery vychádzajú, neobsahovali žiadne vedecké zákony, ktoré by boli neznáme aspoň niektorým vedcom už pred 30 rokmi alebo skôr. Einstein ako prvý poznal a popísal stimulovanú emisiu v roku 1917. Richard Chace Tolman napísal v roku 1924,že keby mali molekuly alebo atómy vyššiu populáciu v hornom stave prechodu vež v nižšom, došlo by k zápornej absorpcii. Tiež poznamenal, hoci to nikto vtedy nedokázal že takmer určite by stimulovaná emisia bola koherentná a vo fáze so stimulujúcim žiarením. Koncom 30. rokov 20. storočia boli publikované ešte aspoň dve Ďalšie diskusie týkajúce sa možného zosilnia pomocou stimulovanej emisie žiarenia.

Čarodejník Nikola Tesla a lúče smrti

Viacmennej musíme tu spomenúť Einsteinovho odporcu, ktorým bol veľký praktik, ktorý teórie Einsteina nepriamo potvrdzoval svojimi objavmi, teda Nikola Tesla. Ten hovoril o kozmických lúčoch a ich rýchlosti 50x vyššej ako svetlo a už v roku 1918 pracoval s Juliom, synom Colemana Czita a odrážal od Mesiaca lúče, podobné laseru atestovalo akýsi druh „Skopu“ (Taslaskop). Vtedy to bolo na prácu prenášať energiu na veľkú vzdialenosť. Kto vie, čo všetko mal vo svojom laboratóriu vynálezca Nikola Tesla. Spomeňme ale jeho guľôčkovú žiarovku. Tento prapodivný vynález predviedol okolo 1890. Bola to žiarovka, v ktorej sa odrážali elektróny od stredivého vlákna vyrobeného z takmer akéhokoľvek materiálu (uhlíku, diamantu, zirkonu a tiež rubínu) na vnútornú stenu samoodrzivej žiarovky a potom zase späť k zdroji elektrónov. Toto zariadenie nevydávalo len pozoruhodne silné svetlo ale tiež odparovalo guličku vo vnútri. OD tohto zariadenia bol len krôčik k vynálezu rubínového laseru. Tak mal podivín a naozajstný génius Nikola Tesla laser alebo ho nemal ? Kto vie, či ho čarodejník Tesla nemal vo svojom utajení omnoho skôr než ostatní. Ako následne Dr. Nikola Tesla uvádzal... zdokonalil svoju metódu a pristroj. ktorý vyšle do vzduchu intenzívne lúče častíc s tak obrovskou silou, ktorá naraz zostrelí nepriateľskú letku napríklad 10 000 lietadiel na vzdialenosť napríklad 400 km.
Teslov priaznivec Harry Grinfell Matthews obdŕžal v priebehu 1. svetovej vojny od britskej vlády 25 000 libier za zostrojenie svetlometu, ktorý podľa autorovho tvrdenia dokáže zostreliť lietadlo. Gindell Matthews, bezdrôtový elektrotechnik a veterán britskej armády, ktorý na prelome storočia behom Búrskej vojny utrpel zranenie, svoj vynález nakoniec zdokonalil a zmenil ho v diabolský lúč. Tento nový elektronický lúč bol vraj nie len schopný ničiť vzducholode a lietadlá, ale tiež imobilizovať pozemné vojská a námorné flotily. Podrobnosti svojho vynálezu síce neprezradil, ale obdivom k Teslovi, ktorého technológie ho vraj inšpirovali, sa rozhodne netajil. V roku 1924 Grindell Matthews prezentoval pred novinármi v Amerike svoj vynález. Spolupracoval s francúzskou vládou v Lyone a s úspechom svoj vynález predviedol členom britského ministerstva vojny. Zasiahol vtedy na 18 m vzdialený ciel. Keď sa ho pýtali na podrobnosti, zdelil, že jeho zariadenie využíva dva lúče- jeden s nosným lúčom a druhý s ničivým prúdom. Inými slovami môžeme predpokladať budiaci lúča vlastnú vybudenú energiu. Prvý lúč má nízku frekvenciu a prechádza skrz šošovku, ten druhý o vyššej frekvencii, zvyšuje vodivosť za účelom jednoduchšieho prenosu ničivej sily. „Kontaktným miestom“, na ktoré sa lúč zameria, môže byť napríklad motor lietadla. Tesla veľmi tvrdo kritizoval tento objav a tvrdil, že nič takéto nie je možné vyvinúť.

II. svetová vojna a MASER

Neskôr v roku 1939 vedec Valentin Aleksandrovich Fabrikant popisuje vznik prostredia pre vznik laseru. V rokoch druhej svetovej vojny sa začali používať rádiolokátory (alebo radary), ktoré pomocou odrazu elektromagnetických vĺn mali veľmi malé vlnové dĺžky – tzv. mikrovlny, ktoré umožňovali zisťovať polohu nepriateľských lietadiel. Po vojne vývoj pokračoval a konštruktéri hľadali spôsob, ako zlepšiť parametre mikrovlnných vysielačov a prijímačov. Fyzici sa vrátili k Einstainovej myšlienke stimulovanej emisie žiarenia. Prakticky súčasne dosiahli úspech vedci vo vtedajšom Sovietskom zväze a Spojených štátoch, čo zaváňa tiež špionážou myšlienkou medzi takýmito veľmocami. Všetko začalo v roku 1917, kedy Albert Einstein predpovedal jav indukovanej (stimulovanej) emisie, na ktorej sú kvantové generátory (Lasery, Masery) založené. Vôbec prvý kvantový generátor na svete produkoval mikrovlnné žiarenie (Maser- Microwave Amplification by Stimulated Emision of Radiation- zosilňovanie mikrovĺn stimulovanou (indukovanou, vynútenou) emisiou žiarenia). Bol postavený Charlesem Townesem a Jamesem Power Gordonem v roku 1954. Odtiaľ je už len malý krôčik k zostrojeniu kvantového generátoru svetla laseru.

1950 popis polovodičového Laseru a prvý MASER

Polovodičový laser popísal John von Neumann v roku 1953 a v roku 1954 pracujú prvé Masery. Výroba laseru predchádzala konštrukcia MASERU (Microwave Amplification by Stimulated Emision of radiation), pôvodne experiment so čpavkom. V roku 1964 nasleduje Nobelova cena konštruktérom z USA a SSSR (nezávisle na sebe spustili MASER) a nasleduje búrlivý vývoj smerom k laseru. Prvý skutočný popis laseru vedúci k jeho zostrojeniu bol v roku 1957 (ak obídeme trebárs sci-fi knihu Lúče smrti inžiniera Garina od Alexe Tolstoje, kde až neuveriteľne popisuje niečo ako laser...). v iných prameňoch sa píše až o roku 1958, kedy vedci Arthur Leonard Schawlow a Charles Hard Townes popisujú laser.

Kúzelný deduško s peniazmi 

A ako to chodí v Amerike, objavil sa kúzelný deduško... Jedného dňa jeden teoretický chemik „Hap" Schultz prišiel do laboratória fyzika Charlese Harda Townese, aby sa pozrel na jeho prácu v mikrovlnnej spektroskopii. Vtedy povedal, že verí, že by bolo možné vytvoriť veľmi užitočné špeciálne reakcie, keby boli molekuly excitované do špeciálnych stravov, v ktorých by boli reaktívne. Jeho bohatá spoločnosť, Union Carbide and Carbon, dala k dispozícii fond 10 000 dolárov pre toho, kto by pracoval na tom, aby vytvoril intenzívne infračervené žiarenie pre dosiahnutie tohto cieľa.
Chcel, aby na vytvorenie takéhoto infračerveného žiarenia pracoval Charles Townes, a bol by mu ten fond daný, čo v tej dome predstavovalo podstatnú čiastku na výskum. Townes mu povedal, že by jeho samého zaujímalo, ako vyprodukovať infračervené žiarenie ale že nepozná dobrý spôsob, ako to urobiť, a preto nemohol na tom pracovať ani prijať peniaze. Po niekoľkých dňoch prišiel oný kúzelný deduško opäť a hovoril, že sa mu páči práca, ktorú robí Townes, a chcel mu dať tie peniaze, aby ich použil pre výskum, akýmkoľvek spôsobom si bude priať. Bolo to veľkolepé, bola to šťastná a prekvapujúce udalosť. Townes tento fond použil na postdoktorantskú stáž pre niekoho, kto by s ním výskum robil. Táto stáž priviedla Arta Schawlowa z University of Toronto, aby sním pracoval (neskôr sa mal stať spoluvynálezcom laseru), a tiež Herberta Zeigera (ktorý pomohol Townesovi a študentovi Jimu Gordonovi postaviť prvý maser).

Druhý kúzelný deduško od vojska a nápad v parku

Townes mal záujem o vysoké mikrovlnné frekvencie, a tak prišiel druhý kúzelný deduško, bol to úradník U.S. Navy a požiadal Townesa, aby zostavil a viedol výbor zameraný na hľadanie metód produkcie krátkych mikrovĺn. Bol to celkom silný výbor, boli v ňom medzinárodne uznávaní spektroskopisti a mikrovlnní inžinieri. Townes navštívil každé dôležité laboratórium, ktoré sa zaujímalo o toto pole, ale veľké myšlienky nenašli žiadne,. Smútok z neúspechu, ktorý mal byť odhalený a priznaný na poslednom stretnutí vo Washingtone, nenechal Townesa spať. Prebudil sa v hoteli skoro pred schôdzkou a ešte pre raňajkami šiel do blízkeho Ranklinovho parku a usadil sa na lavičku. Myšlienky ho neukľudnili, aj keď sa snažil obdivovať krásne azalky, cez to trúchlil nad tým, že boli neúspešní. Spomenul si, že nedávno predtým vypočul kolokvium na Columbia University, ktoré predniesol Wolfgang Paul o molekulárnych zväzkoch, kde šlo o to, ako vytvoriť intenzívny zväzok molekúl alebo atómov v určitom stave, pričom použil kvadrupólový kolimátor, ktorý pre tento účel vynašiel. Ďalej si povedal, že druhý termodynamický zákon nemusí platiť v tejto oblasti a nepôjde teda o termodynamickú rovnováhu. ako správny vedec a fyzik si všetko ešte prepočítal na malej obálke, ktorú mal v kapse a uistil sa, že to môže fungovať. Vrátil sa späť na hotel a prediskutoval všetko s Artom Schawlowom, ten bol skeptický. Po návrate na Columbia University si Townes povedal, že zamestná doktoranda na potvrdenie svojej teórie. Našiel doktoranda Jima Gordona, ktorý bol ochotný overiť to, čo sa všetkým zdalo veľmi nepravdepodobné.

ilearning 2

Aktívne prostredie pre Jima Gordona

A čo je vlastne to aktívne prostredie? je to látka, u ktorej sa dá dosiahnuť väčšej početnosti atómov na vyššej energetickej hladine, než na hladine nižšej. Z toho vyplýva, že sa mu nejakým spôsobom musí dodať energia z vonkajška. Je jedno akým spôsobom, nech už nekoherentným alebo koherentným svetlom, elektrickým prúdom, energiou z chemických reakcií či akýmkoľvek iným zdrojom energie. Po tomto dodaní energie sa indikujú (vybudia) atómy, ktoré prijali energiu. Následne budeme popisovať trojhladinovú kvantovú sústavu: Uvažujme o elektrónoch na základnej energetickej hladine W1. Do aktívneho prostredia dodáme energiu vo forme svetla. Elektrón túto energiu prijme (samozrejme nie všetku- pozri ďalej-straty). Elektrón poskočí na vyššiu energetickú hladinu. Priamy zoskok z hladiny W2 na hladinu W1 nie je povolený, inak by fotóny budiacej energie samé spôsobovali návrat elektrónov na základnú hladinu W1. AJ pri silnom budení by sa nanajvýš dosiahlo to, že by sa počet vybudených (excitovaných) elektrónov blížil počtu nevybudených (neexcitovaných). V takomto prípade nemôže k zosilňovaniu svetla dôjsť. Elektróny musia zostúpiť na hladinu W3 nežiarivým prechodom (nevzniká svetlo), avšak časť svojej energia vyžiaria vo forme fotónu (kvantum mechanickej energie – táto energia sa vlastne premení na teplo). Aby sa čo najviac elektrónov mohlo nachádzať na excitovanej hladine, musí byť doba, po ktorú sa elektróny zdržia na hladine W3 relatívne dlhá v porovnaní s dobou excitácie. (z W1 na W2). Po nahromadení určitého počtu (skôr energie) elektrónov na hladine W3 naraz všetky prestúpia na základnú energetickú hladinu W1 žiarivým prechodom, pri ktorom sa vyžaruje svetlo vo forme koherentného (s rovnakou fázou) žiarenia. Tento popísaný stav sa nazýva Inverzná populácia.

ilearning 3

A na čo je v lasery ( a na jeho prevádzku nutný) rezonátor? Ako už bolo povedané, pri žiarivom prechode (z hladiny W3 na W1) sa vyžaruje svetlo-fotóny. Tieto fotóny putujú aktívnym prostredím, až narazia na niektoré zo zrkadiel. Keď dopadajú na rovinu zrkadla kolmo, tak sa od neho odrazia späť do aktívneho prostredia, kde sú vlastne tieto fotóny budiacou energiou pre ďalšie a ďalšie elektróny. Potom doputujú na druhé zrkadlo, kde sa opäť odrazia a excitujú nové elektróny. Toto sa deje, pokiaľ fotóny nemajú dostatočnú energiu na to, aby prešli von polopriepustným zrkadlom. Fotóny, ktoré nedopadajú kolmo na rovinu zrkadla sa síce odrážajú, ale po niekoľkom odraze opúšťajú bez úžitku aktívne prostredie.
Jedného dna to skutočne experimentálne dokázal Jim Gordon v Columbia Radiation Laboratory. Aj keď všetko bolo experimentálne potvrdené, vývoj sa uberal k trojhladinovému elektrospinovému maseru, ale stále pretrvávali myšlienky, že sa nedá pracovať so svetelnými lúčmi na tak krátkych vlnových dĺžkach.
Prvé kvantové generátory mikrovlnného žiarenia dostali meno maser, odvodené od Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (zosilňovač mikrovĺn pomocou stimulovanej emisie žiarenia). Základom Maseru bola malá komôrka s čpavkovou náplňou, vložená do silného elektrického poľa. Molekuly čpavku tak v dutine získali energiu, nutnú ku vzniku stimulovanej emisie. Maser slúžil k zosilňovaniu veľmi slabých mikrovlnných signálov alebo ku generovaniu mikrovĺn.
Hlavnými výhodami maseru bola najmä nízka úroveň šumu a vysoká stabilita kmitočtu. preto sa používali ako veľmi dobré zosilňovače. Mnohé masery a lasery boli nedávno objavené vo vesmíre, ale tam existovali a boli neobjavené miliardy rokov. Dnes poznáme viac než 100 rôznych maserov a niektoré lasery s vlnovými dĺžkami až cca jeden mikrón, ktoré sa vyskytujú v prirodzenom stave v medzihviezdnom prostredí a v oblakoch obklopujúcich hviezdy.

Paralelne zrkadlá a rezonančný obvod

Prvou myšlienkou s paralelnými zrkadlami a prácou maseru-laseru v optickom spektre navrhol k diskusii Artur Schawlowov práve Townesovi. Teraz pracoval pre Bell Labs a preto musel vyčkať celý rok, než si Bell Labs patentuje túto myšlienku a následne až v roku 1959 vychádza Townesov článok, zatiaľ čo myšlienka je z jesene 1958.

ilearning 3

ilearning 4Podľa ruských prameňov by mala byť priorita za objav laseru pridelená skôr fyzikovi Valentinu Alexandroviči Fabrikantovi, ktorý od r. 1930 pracoval vo „Všesvazovom elektrotechnickom inštitúte (VEI.“ Tento vynikajúci vedec sa v podstate od začiatku 30. rokov minulého storočia venoval výskumu elektrického výboja v plynoch, jeho hlavným cieľom bolo zdokonaľovanie svetelných výbojových zdrojov, a už vo svojej doktorskej práci, ktorú obhájil v r.1940, ukázal na možnosť existencie prostredia s inverznou populáciou, ktoré môže zosilňovať prechádzajúce žiarenie v dôsledku tzv. stimulovanej emisie.
V roku 1951 V. A. Fabrikant, spolu so svojimi spolupracovníkmi, prihlásil vynález nového spôsobu zosilňovania svetla. V prihláške bolo uvedené, že pri prechode svetla prostredím s inverznou populáciou jeho intenzita exponenciálne vzrastá. Tento princíp bol rozšírený na UV, IČ a rádiové žiarenie. Veľmi dôležite bolo tiež to, že v prihláške bol uvedený spôsob získania inverznej populácie čerpaním pomocou impulzného výboja (okrem skôr uvedeného spôsobu pomocou rezonancie pri zrážkach 2. radu medzi vybudenými atómami a elektrónmi). Tým bol položený základ pre konštrukciu laseru.
Autorské osvedčenie bolo vydané v r. 1959 a diplom o vynálezu v r. 1964 s platnosťou od roku 1951.
Je pozoruhodné, že v sovietskom systéme nakoniec prioritu a Nobelovu cenu za objav laseru, spolu s p. Townesem, dostali páni Nikolaj Gennadijevič Bassov a Alexandr Michajlovič Prochorov. Následná konštrukcia v roku 1960 vodíkového maseru a následne prvý laser od autora amerického fyzika Theodora Maimana. Pripomeňme si, že za objav laseru, ktorý je tak významný, že je porovnávaný s najväčšími objavmi v histórii ľudstva, sa v roku 1964 podelili o Nobelovu cenu americky fyzik Charles Hard Townes, pracujúci na Kolumbijskej univerzite v New Yorku so dvomi ruskými fyzikmi, Nikolajem Gennadijevičem Bassovem a Alexandrem Michajlovičem Prochorovem, pracujúcimi na moskovskom fyzikálnom ústave akadémie vied SSSR.

ilearning 5

1960 a prvý funkčný laser v rezonančnom optickom poli

Od čpavkového maseru už bol len krôčik k zostrojeniu kvantového zosilňovača, pracujúceho miesto mikrovĺn so stimulovanou emisiou svetla. Do cieľa sa ako prvý dostal Theodore Maiman. Prvý laser, využívajúci rubín a výbojku, bol vytvorený Tedom Maimanom z Hughes LAboratory. Predtým bol študentom „Willis lambs a pracoval v mikrovlnovej spektroskopii. Light Amplification by Stimulated emission of Radiation – zosilňovanie svetla stimulovanou emisiou žiarenia. Laser je generátorom koherentného a väčšinou prísne monochromatického svetla (až na výnimky). Prvý laser postavil v roku 1960 Theodor Maiman. Jednalo sa o kocku zo syntetického rubínu o hrane 1 cm. Najskôr však museli vyriešiť dôležité veci-tzv. aktívne prostredie, v ktorom sa dá dosiahnuť inverzná populácia a tiež ako v ňom udržať svetlo dostatočne dlho na to, aby mohlo zosilniť. Pomohla optika a ponúkla tzv. rezonátor, tj. 2 planparalelne (rovnobežne) uložené zrkadlá (nech už rovina dutá či vypuklá), medzi ktoré sa vloží aktívne prostredie. Jedno zo zrkadiel je polopriepustné, druhé plne odrazové.
Druhy typ laseru, pre ktorý bol tvorený iný materiál, ale tiež kryštál a výbojka, bol dovedený k činnosti Peterem P. Sorokinem a Mirkem J. Stevensonem. Sorokin bol predtým študentom Bloembergena a Stevenson bol študentom Townesovým, obaja prevádzali výskum v mikrovlnnej spektroskopii. Medzitým Ali Javan, vtedy v Bell Telephone Labs ale predtým tiež študent Townesa, navrhol veľmi dobrý systém s použitím výboja He-Ne; to aj čoskoro fungovalo. Je pozoruhodné, ale celkom logické, že všetky prvé lasery boli postavene v premyslených laboratóriách. Boli však vytvorené študentami s nedávnou praxou v mikrovlnovej rádiovej spektroskopii na univerzitách nezaťažených nezdarmi. V tej dobe už boli masery uznané za užitočné a ich výskum bol vcelku dobre podporovaný priemyslom.
Priemyselníkom bolo zrejmé, že tento odbor má svoju technickú cenu a veci v priemysle sa na tento výskum môžu zamerať s väčšou intenzitou, než by mohli v akademickom svete.

ilearning 6

Budúcnosť 21. storočie

Je tu jeden významný objav v oblasti „polovodičových“ laserov a to tiež vláknové lasery ( principiálne je to pevnolátkový laser budený polovodičovými diódami), ktoré sú teraz masovo nasadzované do premyslených prevádzok. Ich pôsobenie je v IR spektre alebo vo viditeľnom svetle. Veľká účinnosť, iba vzduchové chladenie, malé rozmery, vysoká kvalita lúča, dlhá životnosť, to je len časť predností týchto laserov. Budúcnosť horí za vláknové lasery, aj keď tieto lasery nenahradia všetky aplikácie.

Novou úspešnou snahou sú lasery v X-ray spektre (röntgenové žiarenie). Toto je naozaj novinka na poli laserov. 
Ďalej  z hľadiska povahy laserového lúča ako elektromagnetické žiarenie, je možné ho vychyľovať elektromagnetickým poľom, preto sa teraz pracuje na systéme vychyľovania lúča pre značenie bez skenovacej hlavy s dvomi zrkadlami, ale s elektromagnetickým vychyľovaním (ako bolo kedysi na televíziách). 

(zdroj k článku sú internetové stránky tykajúce sa laserovej techniky a študijne podklady Leonardo Technology)

Máme riešenie na mieru pre každého!

Elektrotechnika, potravinárstvo, nápojový priemysel, automotive, chémia, kozmetika, mliekarenstvo, zdravotníctvo.

Dohodnite si schôdzku

Aby sme vám zaistili lepšie užívateľské prostredie, používa tento web súbory cookie. Používaním webu s ich užívaním súhlasíte. Akceptovať