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 ) 1 - Aktivní prostředí 2 - Dodávaná energie 3 - Zrcadlo - odrazivost 100% 4 - Zrcadlo - odrazivost 99% 5 - Výstupní laserový paprsek

Fyzikální princip Vhodné látce se dodá 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 monochromatický paprsek (obsahující pouze jednu vlnovou délku nebo barvu) 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 se dělí na: pulzní nepřetržité Podle aktivního prostředí se dělí lasery na: 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) pevné lasery rubínový – první fungující laser Nd:YAG (Neodymium-doped yttrium aluminium garnet, 1064nm ) – vysoký výkon, použití ve spektroskopii, DPSS (Diode-pumped solid-state)–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.

Některé aplikace laseru Vědecké (spektroskopie, měření vesmírných vzdáleností, fotochemie) 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. 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

Ostatní aplikace laseru v lékařství Kosmetické operace – odstranění tetování, jizev, skvrn od slunce, vrásek, mateřských znamének 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