Petr Houdek Lasery

Součásti laseru rezonátor koncové zrcadlo (odrazivost 100%) výstupní zrcadlo (odrazivost <100%) aktivní prostředí (obsahuje oddělené kvantové energetické hladiny elektronů) plyny – plynové lasery monokrystal – pevnolátkové lasery polovodič s p-n přechodem – diodové lasery volné elektrony – lasery s volnými elektrony polovodičové multivrstvy – kvantové kaskádní lasery součásti pro optické čerpání aktivního prostředí chlazení ( v případě potřeby )

Fyzikální princip Vhodné látce dodáme určitý typ energie (čerpání optické, elektrické, chemické, termodynamické, jaderné) Látka absorbuje energii, v některých atomech dochází k excitaci Ve chvíli, kdy převládne počet excitovaných částic nad počtem částic v nižším energetickém stavu, dochází populační inverzi – vzniká aktivní prostředí V tomto stavu látkou procházející optický paprsek produkuje víc stimulované emise než stimulované absorpce, tak je paprsek zesílen Vzhledem k tomu, že v aktivním prostředí dochází také k spontánní emisi fotonů, tak tyto fotony můžou zastat funkci vstupní energie. Docílí se to použitím odrazových zrcadel. 1 - Aktivní prostředí 2 - Dodávaná energie 3 - Zrcadlo - odrazivost 100% 4 - Zrcadlo - odrazivost 99% 5 - Výstupní laserový paprsek

Vlastnosti laseru koherentní paprsek (téměř – difrakční jev způsobuje malou divergenci paprsku) monochromatický paprsek (obsahující pouze jednu vlnovou délku nebo barvu) polarizovaný paprsek(popisuje jev, kdy se vektor elektrické složky v rovině kolmé na pohyb stáčí) Výkon od několika mW až po kW Účinnost přeměny energie na světlo 20% Podle bezpečnostních směrnic se dělí do 4 tříd

Typy laseru Podle způsobu provozu dělíme na: pulzní nepřetržité Podle aktivního prostředí dělíme lasery na: (+ některé příklady ) Plynové HeNe (543 nm) - výukový, levný Carbon Dioxid (do 100kW) – v průmyslu na řezání materiálu Chemické Hydrogen fluorid (2700 nm) –reakce pomocí hydrogenu, enthylenu a nitrogen triflouridu HeNe laser

Typy laseru II Excimerové lasery ( pracují pomocí chemické reakce obsahující dva druhy atomů, z nichž jeden je v excitovaném stavu; produkují ultrafialové světlo) molekuly F2, ArF,KrCl, KrF, XeCl, XeF – používají se při výrobě polovodičů pevné lasery rubínový – první fungující laser Nd:YAG (Neodymium-doped yttrium aluminium garnet, 1064nm ) – vysoký výkon, použití ve spektroskopii, DPSS –(Nd:YVO4,1064nm) dodávaná energie pomocí diody – kompaktní rozměry, použití jako ukazovátka možnost použití zeleného paprsku při zdvojení na 532nm polovodičové komerční laserové diody ( 375nm až 1800nm), použití pro laserová ukazovátka, laserové tiskárny, CD /DVD. Maximální výkon 10kW. VCSEL

Některé aplikace laseru Vědecké (spektroskopie, měření vesmírných vzdáleností, fotochemie, nukleární fůze, LIDAR) Vojenské (SDI, laserové vidění, rušení satelitů, značkování cíle) Lékařství(Kosmetické operace, operace očí, laserový skalpel, zubní zákroky,akupunktura) Průmyslové/ Komerční (Řezání a úprava materiálu, čtení čárových kódů, laserová ukazovátka, holografie, optická komunikace) Spotřebitelské (laserové tiskárny, optické přehrávače CD a DVD, světelné projekce) LIDAR, The Starfire Optical Range

Aplikace laseru - oční lékařství Diagnostika (změřit sílu zánětu, rychlost proudění krve v cévách apod.) – skenovací oftalmoskop, biometrie oka, tomografie povrchu rohovky ad. Biostimulační léčba – červeným světlem He-Ne laseru urychluje tkáňové procesy Fotodynamická léčba – selektivně se zvýší citlivost cílové tkáně na laserové záření, které potom tuto tkáň zničí Fototermická léčba – laserová energie se přemění na teplo a vznikne zánět a poté pevná jizva – argonový nebo Nd-YAG laser – léčba následků cukrovky a zánětu Fotodyzruptivní léčba – vysokoenergetický Nd-YAG laser vytvoří v tkáni plazmatický výbuch. Tím se dají rozbít jemné oční struktury – léčba zeleného zákalu (náhrada ultrazvuku) Fotoablace – excimetrové lasery tvarují povrch rohovky – vytváří se trvalá kontaktní čočka – léčba krátkozrakosti a astigmatismu (metody LASIK, LASEK)

Ostatní aplikace laseru v lékařství Kosmetické operace – odstranění tetování, jizev, skvrn od slunce, vrásek, mateřských znamének, ochlupení Používané lasery : rubínový (694nm) , alexadritový(755nm), pulzní diodový (810nm), Nd:YAG (1064nm), Ho:YAG(2090nm), Er: YAG (2940nm) Laserový skalpel (YAG a CO2 lasery) Stomatologie – zubní kazy, bělení zubů , zubní operace Terapie pomocí laseru (laser biostimulation) - ozařování nízkovýkonným laserem za účelem tkáňového růstu a dalších pozitivních důsledků ( 1-500mW na 600-1000 nm) – ve stádiu vývoje