Lasery fungují na principu zesilování světla za pomoci stimulování emise záření. Jde o optický zdroj světla, elektromagnetického záření, v širším slova smyslu. Vždy je třeba, aby byl laser složen ze zdroje energie, aktivního prostředí a rezonátoru.

K čemu všemu se dají lasery použít? Jaká je jejich historie a současnost? Byla cesta k objevu skutečně tak náročná? Co vše představuje zdroje světla? Co by na dnešní využívanou techniku řekl jejich „praotec“ Albert Einstein (1879-1955).

Co je to laser?

Slovo laser je akronymem z anglických slov Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (zesilování světla stimulovanou emisí záření).

Laser vyzařuje světlo ve formě velice úzkém svazku, je koherentní a monochromatický, jedná se o optický zdroj emitující fotony v koherentní paprsek, využívá zákonů kvantové mechaniky a termodynamiky.

Celé zařízení je vždy tvořeno zdrojem energie, aktivním prostředím a rezonátorem. Laser jako takový stojí na základech zákonů termodynamiky a kvantové mechaniky.

Na jakém principu pracuje?

Především je třeba určit zdroj energie, např. výbojku vydávající energii, která dále proudí do média, kde se elektrony posouvají z aktivního prostředí se základní energetickou hladinou do vyšší – dochází k tzv.

excitaci. To vede většinu elektronů k vybuzení a díky tomu vzniká tzv. inverze populace.

Když se opětovně posune energie směrem dolů, dojde k emisi kvanta energie, a to ve formě fotonů, ty poté interagují s dalšími elektrony a spouští stimulovanou emisi fotonů.

V případě, že se aktivní část laseru umístí do rezonátoru, který mohou tvořit třeba zrcadla, odrazí se paprsek, jenž následně projde zpět, tím se emise stimuluje a tok fotonů se exponenciálně zesiluje. Nakonec dojde k východu světelného svazku skrz rezonátor.

Kde, jak a s čím

Jako aktivní prostředí využívají lasery různé látky, ty obsahují hlavně oddělené kvantové energetické hladiny elektronů.

Ve většině případů se jedná o běžně se vyskytující látky, jako např. plyn – zde jde o plynové lasery, ty dokážou pracovat také s různými směsmi plynů. V případě využívání diodových laserů pracují vědci s polovodiči s p-n přechodem.

Pevnolátkové lasery mohou pro svou funkčnost využívat monokrystaly, především takové, kde potřebné hladiny vznikají dopováním. Jako další látky se mohou využívat polovodičové multivrstvy, organická barviva, volné elektrony apod.

Při vyzařování fotonů mohou elektrony přecházet z vyššího stavu do nižšího pouze jedním ze dvou mechanismů.