0339

Spójność wiązki światła jest najważniejszą zaletą lasera. Na skutek równoległości i jedno-barwności wiązki laserowej można ją zogniskować na bardzo małym obszarze (niemalże punkcie), porównywalnym z długością ogniskowanej fali (ryc. 18.2).

Istotną rolę w konstrukcji lasera odgrywa ośrodek, w którym rozwija się akcja lasera, to znaczy, w którym generowane jest światło spójne (koherentne). W zależności od rodzaju danego ośrodka, dzielimy lasery na stałe, gazowe, cieczowe i półprzewodnikowe.

Substancje laserowe muszą spełniać wiele specyficznych warunków optyczno-kwanto-wych. Między innymi muszą mieć korzystny układ poziomów energetycznych, który zapewniłby emisję światła o określonej częstotliwości.

Ryc. 18.2. Ogniskowanie światła: a — promieni równoległych, ale niejcdnobarwnych (aberracja chromatyczna); b — promieni laserowych.

Jednym z bardziej rozpowszechnionych tworzyw laserowych jest monokryształ rubinu (syntetyzowany sztucznie) z małą domieszką jonów chromu.

Źródłem światła przygotowującego akcję laserową (pompa optyczna) są najczęściej lampy błyskowe dużej mocy o tak dobranej konstrukcji, by pasmo emisji lampy było zbliżone do pasma absorpcji materiału laserowego. W przypadku lasera rubinowego dobrze spełniają tę rolę błyskowe lampy ksenonowe.

Po przygotowaniu lasera do akcji — lub innymi słowy — po napompowaniu optycznym lasera, kiedy w jego ośrodku czynnym (rubinie) zaistnieje znaczna liczebna przewaga wzbudzonych atomów (jonów) nad niewzbudzonymi, zostaje wyzwolona akcja laserowa, polegająca na tym, że foton o energii równej różnicy poziomów energetycznych — wzbudzonego i podstawowego, wymusza emisję fotonów, których liczba następnie narasta w sposób łańcuchowy i lawinowy.

Aby liczba fotonów wzrastała lawinowo, kryształ rubinu powinien spełniać rolę tzw. komory rezonansowej, której działanie polega na tym, że pierwotnie emitowane w czasie emisji wymuszonej fotony, wymuszają dalsze (o tej samej częstotliwości) fotony, które z kolei również powodują dalszą emisję.

Właściwości te uzyskuje kryształ rubinu po odpowiednim spreparowaniu. Nadaje mu się w tym celu kształt cylindrycznego walca (pręta) o równoległych i dobrze wypolerowa-

345