Lasery

Lasery, efekty świetlne z laserem

Laser – urządzenie emitujące promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła widzialnego, ultrafioletu lub podczerwieni, wykorzystujące zjawisko emisji wymuszonej. Nazwa jest akronimem od (ang.) Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. Laser jest ciekawym dopełnieniem od oświetlenia estradowego, emitując ciekawe efekty świetlne.

Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (laser femtosekundowy). Łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (laser femtosekundowy).

Zasada działania laserów

Zasadniczymi częściami lasera są: ośrodek czynny, rezonator optyczny, układ pompujący. Układ pompujący dostarcza energię do ośrodka czynnego, w ośrodku czynnym w odpowiednich warunkach zachodzi akcja laserowa, czyli kwantowe wzmacnianie (powielanie) fotonów, a układ optyczny umożliwia wybranie odpowiednich fotonów.

Właściwości światła laserowego:

Najważniejsze właściwości światła laserowego:

• rozbieżność wiązki,
• spójność,
• moc promieniowania i gęstość energii,
• propagacja promieniowania laserowego w środowisku.

Rozpraszanie promieniowania

Rozpraszanie promieniowania polega na zmianie kierunku biegu fali. Fotony biegnące w danym środowisku mogą zostać: pochłonięte, rozproszone lub może je nie spotkać żadne z tych zdarzeń. Promieniowanie laserowe w atmosferze podlega rozproszeniu i absorpcji.

Rozproszenie promieniowania w powietrzu zależy od:

• długości fali,
• gęstości i niejednorodności atmosfery,
• temperatury,
• zadymienia,
• pory dnia,
• pogody,
• obecności owadów znajdujących się na torze biegu promieniowania laserowego.

Podczas propagacji promieniowania laserowego w wodzie występują zawsze trudne lub bardzo trudne warunki. Trudne warunki występują np. w wodzie destylowanej, gdzie występuje silne rozproszenie i tłumienie promieniowania w cząsteczkach wody. Bardzo trudne warunki występują, gdy w wodzie znajdują się rozpuszczone sole i zawiesiny, które zwiększają tłumienie i rozproszenie promieniowania. Oba te czynniki powodują skrócenie maksymalnego zasięgu rozprzestrzeniania się światła.

Rodzaje laserów

Podział laserów w zależności od mocy:

• lasery o dużej mocy
• lasery o średniej mocy
• lasery o małej mocy
• lasery o bardzo małej mocy.

Podział laserów w zależności od sposobu pracy

• lasery pracy ciągłej, emitujące promieniowanie o stałym natężeniu
• lasery impulsowe, emitujące impulsy światła
• szczególnym rodzajem lasera impulsowego jest laser femtosekundowy.
• Podział laserów w zależności od widma promieniowania, w których laser pracuje
• lasery w podczerwieni
• lasery w części widzialnej
• lasery w nadfiolecie.

Bezpieczeństwo pracy laserów

Ponieważ promieniowanie laserowe o tej samej mocy, lecz o różnych długościach fal może wywołać różne skutki podczas oddziaływania z tkanką biologiczną, lasery podzielono na klasy. Zasady bezpiecznej pracy z urządzeniami laserowymi podano w Polskiej Normie PN-EN 60825-1:2014-11 (Bezpieczeństwo urządzeń laserowych – Część 1: Klasyfikacja sprzętu, wymagania i przewodnik użytkownika). Nowy podział na siedem klas (1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B, 4):

• 1 – lasery, które są bezpieczne w racjonalnych warunkach pracy,
• 1M – lasery emitujące promieniowanie w zakresie długości fal od 302,5 do 4000 nm, które są bezpieczne w racjonalnych warunkach pracy, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne,
• 2 – lasery emitujące promieniowanie widzialne w przedziale długości fal od 400 do 700 nm. Ochrona oka jest zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne,
• 2M – lasery emitujące promieniowanie widzialne w przedziale długości fal od 400 do 700 nm. Ochrona oka jest zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne,
• 3R – lasery emitujące promieniowanie w zakresie długości fal od 302,5 nm do 106 nm, dla których bezpośrednie patrzenie w wiązkę jest potencjalnie niebezpieczne,
• 3B – lasery, które są niebezpieczne podczas bezpośredniej ekspozycji promieniowania. Patrzenie na odbicia rozproszone jest zwykle bezpieczne,
• 4 – lasery, które wytwarzają niebezpieczne odbicia rozproszone. Mogą one powodować uszkodzenie skóry oraz stwarzają zagrożenie pożarem. Podczas obsługi laserów klasy 4 należy zachować szczególną ostrożność.

Jednym z najważniejszych elementów oznakowania urządzeń laserowych są etykiety informujące o klasie lasera. Tekst na tych etykietach powinien być napisany czarnymi literami na żółtym tle.