Laser (1)

Traditsioonilise laseri tööpõhimõte
Laseri tööpõhimõte seisneb pöördhõive tekitamises optilisse resonaatorisse paigutatud aines. Traditsioonilise laseri puhul kasutatakse laserkiire tootmiseks üldjuhul nelja gaasi (CO2, N2, O2 ning He või Ar – olenevalt konkreetsest laserist). Kõik gaasid asuvad eraldi pudelites laserseadme kõrval. Läbi seadmevälise trassi suunatakse gaasid spetsiaalsesse gaasimikserisse, kus nad segatakse kindlaksmääratud vahekorras. Seejärel juhitakse gaasisegu spetsiaalse puhuri abil turbiini, mis annab segule suure kiiruse. Edasi suundub suure kiiruse saanud gaasisegu resonaatorisse – see on koht, kus tekitatakse laserkiir. Laserkiire täpne tekkeprotsess võib olla tootjati erinev. Kuid väga lühidalt öelduna toodetakse laserkiirt nii, et suure kiirusega gaas suunatakse spetsiaalsete lampide (lampide asemel võib kasutada ka elektroode vms) vahele, kus gaasisegule antakse elektrilaeng ning seeläbi tekitataksegi laserkiir. Tekkinud kiirt ei suunata kohe resonaatorist välja, vaid seda peegeldatakse resonaatoris nii mitu korda, kui suurt väljundvõimsust vajatakse. Peeglite arv resonaatoris on eri tootjatel erinev ning resonaatori suurus sõltub laserseadme väljundvõimsusest. Laserkiire tekitamine on soojust eraldav protsess. Selle käigus gaas ei põle ära, aga kuumeneb ja kaotab talle eelnevalt antud kiiruse. Kuumenenud gaasi enam kasutada ei saa ja see pumbatakse vaakumpumba abil resonaatorist välja. Nii gaasi pealeandmine kui ka selle väljapumpamine on pidev protsess. Väljapumbatav gaas jahutatakse spetsiaalses jahutis ja suunatakse seejärel laserseadmest välja.
Antud süsteemi suurimateks puudusteks on suur töötavate abimehhanismide hulk ning pidev gaasikulu laserkiire tekitamiseks.
LASERI TÖÖPÕHIMÕTE

• Pump (väline kiirgus, elektrivool) ergastab aktiivaine aatomeid või molekule.
  
• Spontaanne kiirgumine – ergastatud osakesed kaotavad energiat kvandi kiirgamisega .
  
• Stimuleeritud kiirgumine. Kui ergastatud osakesele mõjub kvant , siis naaseb osake põhiolekusse kiirates kvandi, mis on koherentne ja samasuunaline pealelangeva kvandiga. Stimuleeritud kiirgumine toimub juhul kui kvandi energia on sama suur kui osakese ergastatud ja põhioleku energiate erinevus.
  
• Kiirguse neeldumine on stimuleeritud kiirguse tekkega konkureeriv protsess. Neeldumise tulemusel viiakse osakesed (tagasi) ergastatud olekusse.
  
• Kiirgus saab võimenduda, kui stimuleeritud kiirguse teke ületab kiirguse neeldumist. See on võimalik ainult juhul, kui ergastatud olekus on rohkem osakesi kui põhiolekus – pöördhõive.
  
• Pöördhõive saavutatakse pumpamise abil.